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JPWO2007018039A1 - 半導体発光装置 - Google Patents

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JPWO2007018039A1 JP2007529479A JP2007529479A JPWO2007018039A1 JP WO2007018039 A1 JPWO2007018039 A1 JP WO2007018039A1 JP 2007529479 A JP2007529479 A JP 2007529479A JP 2007529479 A JP2007529479 A JP 2007529479A JP WO2007018039 A1 JPWO2007018039 A1 JP WO2007018039A1
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進 古池
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忠昭 池田
忠昭 池田
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秀男 永井
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Abstract

半導体発光装置１０は、青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップ１２と、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部１６とを有している。封止部１６は、樹脂よりなる母材１６ａ及び該母材１６ａ中に分散され母材１６ａの内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとを含んでいる。

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップ等の半導体チップをパッケージ化した半導体発光装置に関する。
近年、白色ＬＥＤ装置が実用化され、蛍光灯に替わる照明部品として注目を集めている。
窒化ガリウム（ＧａＮ）系の化合物半導体を用いた青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップが開発されたことが、白色ＬＥＤ装置の実用化に拍車をかけている。
青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップを用いて白色光を得る方法には、主に２つの方法がある（例えば、非特許文献１を参照。）。第１に、青色ＬＥＤチップから放射される青色光と、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）等の蛍光材を青色光により励起して得られる黄色光とにより白色光を得る方法がある。第２に、紫色域から紫外域で発光するＬＥＤチップから放射される光によって複数種類の蛍光材を励起して、赤色、緑色及び青色のいわゆる三原色の光により白色光を得る方法がある。蛍光材には、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（略称Ｐ２２−ＲＥ３）が、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（略称Ｐ２２−ＧＮ４）又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ（略称ＬＰ−Ｇ３）が、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：Ｅｕ（略称ＬＰ−Ｂ１）又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（略称ＬＰ−Ｂ４）がそれぞれ用いられる。
白色ＬＥＤ装置は、青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップと上述した蛍光材とを封止用樹脂材によりパッケージ化することにより実現される。パッケージの形態としては、代表的なものとしては、封止用樹脂材を砲弾型に形成する構成がある（例えば、非特許文献２を参照。）。
以下、砲弾型のパッケージ形状を持つ従来の白色ＬＥＤ装置について図４５を参照しながら説明する。
図４５に示すように、従来例に係る白色ＬＥＤ装置１００は、第１のリードフレーム１０１Ａの一方の端部にカップ状に設けられたダイパッド部の底面上に、青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップ１０２がＡｇペースト材又は絶縁ペースト材等のチップ固着用ペースト材１０３により固着されている。
ＬＥＤチップ１０２の上面には、第１の電極１０４Ａ及び第２の電極１０４Ｂが形成されている。第１の電極１０４Ａは第１のワイヤ１０５Ａを介在させて第１のリードフレーム１０１Ａと電気的に接続され、第２の電極１０４Ｂは第２のワイヤ１０５Ｂを介在させて、第１のリードフレーム１０１Ａと対をなす第２のリードフレーム１０１Ｂと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ１０２は、砲弾状に成型された樹脂材１０５によって封止されている。樹脂材１０５には、一般にエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の可視光に対して透明な樹脂材料が用いられる。また、樹脂材１０５中には、上述の蛍光材１０６が混練されている（例えば、特許文献１を参照。）。
只友 一行、他著「三菱電線工業時報」第９９号、２００２年７月、第３５−４１頁 杉本 勝、他著「松下電工技報」第５３号、Ｎｏ．１、第４−９頁 特開２００４−７１９０８号公報 特開２００５−９３７２４号公報
しかしながら、前記従来の白色ＬＥＤ装置１００は、封止用の樹脂材１０５としてエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いた場合には以下のような問題が生じる。
エポキシ樹脂を用いた場合には黄変の問題がある。すなわち、ＬＥＤチップ１０２から放射される青色域から紫外域の光によってエポキシ樹脂が黄変し、白色ＬＥＤ装置１００からの発光輝度が低下したり、色調が変化したりする。このため、封止用の樹脂材１０５には耐光性及び耐熱性が要求される。
また、チップ固着用ペースト材１０３が樹脂からなる場合には、ＬＥＤチップ１０２からの放射光により、チップ固着用ペースト材１０３が変色して発光輝度が低下したり、強度が劣化したりしてしまうという問題もある。
さらには、外部から入射される紫外域の光によっても、半導体発光装置を構成する樹脂材１０５及び蛍光材１０６だけでなく、樹脂からなるチップ固着用ペースト材１０３が劣化してしまうという問題がある。
また、シリコーン樹脂はエポキシ樹脂と比較して光の屈折率が低いため、ＬＥＤチップ１０２からの放射光が全反射しやすくなって、ＬＥＤチップ１０２からの光取り出し効率が低くなるという問題がある（例えば、特許文献２を参照。）。
なお、エポキシ樹脂を用いる場合でも、エポキシ樹脂の屈折率はＬＥＤチップ（特にＧａＮ系半導体）の屈折率と比較すると非常に小さいため、光取り出し効率は十分とはいえない。
また、発光波長が青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップに限らず、青色よりも発光波長が長いＬＥＤチップにおいても、その光取り出し効率が十分に高いとはいえない。
本発明は、前記従来の問題に鑑み、発光素子が形成された半導体チップを封止する封止材料の耐光性、耐熱性及び光取り出し効率の向上を図ることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光装置の封止部を構成する母材に発光波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含ませる構成とする。
具体的に、本発明に係る第１の半導体発光装置は、青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材と、蛍光材とを含むことを特徴とする。
第１の半導体発光装置によると、封止部の母材中に分散された粒子は無機材料よりなるため、該無機材料よりなる粒子を含めない場合と比べて封止部の耐光性及び耐熱性が向上する。その上、母材中に分散された粒子の実効粒径が半導体チップから放射される光の波長の４分の１以下であるため、封止部の透明性が損なわれない。すなわち、光取り出し効率が損なわれることがない。なお、粒子の大きさが光の波長よりも充分に小さいときは、無機粒子が分散されたコンポジット材料を、屈折率のばらつきがない均一な媒体とみなすことができる。また、粒子の粒径が光の波長の４分の１以下であれば、コンポジット材料中の光の散乱はレイリー散乱のみとなるので透光性が劣化することが少なくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は半導体チップの周囲を覆うように形成されていることが好ましい。
このようにすると、封止部の機械的強度が増すと共に、耐熱性が向上し封止部の剥離及びクラックが生じにくくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は半導体チップと接して形成されていることが好ましい。
このように、封止部と半導体チップとが接している場合においても、封止部の母材に粒子を含めない構成と比べて、封止部と半導体チップとの互いの熱膨張係数の差が小さくなるため、封止部の剥離及びクラックが生じにくくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、蛍光材を含む第２の封止部とにより構成されていることが好ましい。
このように、半導体チップに比較的に近く、従って光密度が比較的に高い部分にコンポジット材料である封止材よりなる第１の封止部を配置することにより、半導体チップからの高い光取り出し効率を実現できると共に高い耐光性及び耐熱性を得ることができる。さらに、半導体チップから比較的に遠く、従って光密度が比較的に低い部分に、コンポジット材料よりも透明性が高く且つ蛍光材を含む第２の封止部を配置することにより、第２の封止部における光の透過性を向上できる。その結果、半導体発光装置からの光取り出し効率を向上させることができる。
第１の封止部がコンポジット材料からなる場合に、第１の封止部における半導体チップの少なくとも下方及び側方に設けられ、光を反射する反射部材をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、半導体チップ側の第１の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる粒子により、後述するように、青色域から紫外域のスペクトルが減衰し、相対的に赤色域等の短波長側のスペクトルが増大する。この現象を本願明細書においては、フィルタ効果と呼ぶ。これにより、平均演色評価指数（Ｒａ）が高くなり、また、色温度を下げることが可能となる。
さらにこの場合に、封止材は、透明性を有するペースト材により半導体チップを固着し且つ反射部材に保持された下地層であることが好ましい。
このように、下地層にコンポジット材料を用いても、半導体チップを固着するペースト材が透明であることから、下地層に含まれる粒子によるフィルタ効果によって、平均演色評価指数（Ｒａ）が高くなり、また、色温度を下げることが可能となる。
また、第１の半導体発光装置において、封止部は、封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、第２の封止部とにより構成されており、粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなることが好ましい。
このようにすると、第１の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる紫外域の光を吸収する粒子により、樹脂等からなる封止材の紫外光による劣化を抑制することができる。
また、第１の半導体発光装置において、封止部は、蛍光材を含む第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され封止材よりなる第２の封止部とにより構成されていることが好ましい。
このようにすると、第１の封止部の外側に形成された第２の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる粒子により、青色域から紫外域のスペクトルが減衰し、相対的に赤色域等の短波長側のスペクトルが増大するフィルタ効果を得ることができる。これにより、平均演色評価指数（Ｒａ）を向上し、また、色温度を下げることが可能となる。
本発明に係る第２の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、半導体チップを覆う第１の封止部と該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、第１の封止部における光の波長に対する第１の屈折率は、第２の封止部における光の波長に対する第２の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
第２の半導体発光装置によると、封止部は、第１の半導体発光装置と同様に、母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むため、封止部の耐光性及び耐熱性が向上すると共に、封止部の透明性が損なわれることがない。その上、第１の封止部における光の波長に対する第１の屈折率は、第２の封止部における光の波長に対する第２の屈折率よりも大きいため、封止部全体の屈折率は半導体チップ側の内側領域で高く且つその外側領域で低くなる。従って、外側領域の低い屈折率により、半導体チップからの出射光の全反射が低減されるため、光の取り出し効率が向上する。
第２の半導体発光装置において、第１の封止部に含まれる粒子と、第２の封止部に含まれる粒子とは、組成が異なることが好ましい。
このように、例えば第２の封止部に含まれる粒子よりも屈折率が大きい組成の粒子を第１の封止部に含めれば、第２の封止部よりも第１の封止部の屈折率を確実に大きくすることができる。
また、第２の半導体発光装置において、第１の封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合は、第２の封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合よりも高いことが好ましい。
このようにすると、第２の封止部よりも第１の封止部の屈折率を確実に大きくすることができる。
本発明に係る第３の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、光の波長に対する屈折率が半導体チップに近い内側領域から外側領域に向けて小さくなるように設定されていることを特徴とする。
第３の半導体発光装置によると、封止部は、第１の半導体発光装置と同様に、母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むため、封止部の耐光性及び耐熱性が向上すると共に、封止部の透明性が損なわれることがない。その上、光の波長に対する屈折率が半導体チップに近い内側領域から外側領域に向けて小さくなるように設定されているため、封止部全体の屈折率は半導体チップ側の内側領域で高く且つその外側領域で低くなる。従って、外側領域の低い屈折率により、半導体チップからの出射光の全反射が低減されるため、光の取り出し効率が向上する。
第３の半導体発光装置において、封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合は、半導体チップに近い内側領域がその外側領域と比べて高いことが好ましい。
このようにすると、封止部における外側領域よりも内側領域の屈折率を確実に大きくすることができる。
また、第３の半導体発光装置において、封止部に含まれる粒子は、封止部の内側に含まれる粒子の組成と封止部の外側に含まれる粒子の組成とが異なることが好ましい。
このように、例えば封止部の外側領域に含まれる粒子よりも屈折率が大きい組成の粒子を封止部の内側領域に含めれば、封止部における外側領域よりも内側領域の屈折率を確実に大きくすることができる。
第４の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、半導体チップを覆う第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、第２の封止部は、粒子として紫外域の光を吸収する材料よりなる粒子を含むことを特徴とする。
第４の半導体発光装置によると、第２の封止部は、粒子として紫外域の光を吸収する材料よりなる粒子を含むため、半導体チップから放出される光に紫外域の波長成分を含む場合に、不要な紫外光の放出を抑制することができる。また、外部から入射される紫外光に対しても、第２の封止部に添加された粒子に吸収されるため、封止材等の劣化を防止することができる。
第４の半導体発光装置において、第２の封止部は、半導体チップの上方、下方及び側方を覆うように形成されていることが好ましい。
第５の半導体発光装置は、青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部と、半導体チップを保持する保持材と、半導体チップと保持材とを固着する透明性を有するペースト材とを備え、ペースト材は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなり、粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなることを特徴とする。
第５の半導体発光装置によると、半導体チップと保持材とを固着する透明性を有するペースト材は、無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなり、該粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなるため、ペースト材の紫外光による劣化と変色による発光輝度の低下とを抑制できる。また、ペースト材が透明であるため、半導体チップからの放出される光をペースト材を通して外部に出力することができるので、光の取り出し効率が向上する。また、コンポジット材料からなるペースト材により、半導体チップから生じる熱の保持材への放熱性が向上する。
第２又は第３の半導体発光装置において、封止部は蛍光材を含むことが好ましい。
このようにすると、半導体チップからの出射光が青色域又は紫外域の光である場合に、蛍光材を励起して白色光を得ることができる。
第１〜第３の半導体発光装置において、粒子は無機化合物よりなることが好ましい。
このようにすると、耐光性、耐熱性又は機械強度の向上のための材料選択の幅を広げることができる。
第１〜第３の半導体発光装置において、母材は樹脂材料よりなることが好ましい。
このようにすると、封止部の成型性が向上する。
この場合に、樹脂材料は無機高分子材料であることが好ましい。このようにすると、耐光性及び耐熱性を向上させやすくなる。
また、この場合に、樹脂材料は有機高分子材料であることが好ましい。このようにすると、成型性を向上させやすくなる。
第１〜第３の半導体発光装置において、母材は可視光に対して透明な材料よりなることが好ましい。
このようにすると、封止部の透明性がさらに向上するため、光取り出し効率がより向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、コンポジット材料は可視光に対して透明であることが好ましい。
このようにすると、封止部の透明性がさらに向上するため、光取り出し効率がより向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、光の波長に対する粒子の屈折率は光の波長に対する母材の屈折率よりも大きく、且つ半導体チップの屈折率と同等かそれ以下であることが好ましい。
このようにすると、封止部の屈折率が粒子を添加しない場合と比べて高くなるため、光取り出し効率がさらに向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、粒子のコンポジット材料に占める割合は５体積％以上且つ６０体積％以下であることが好ましい。
このようにすると、コンポジット材料の透明性を十分に確保しつつ、その耐光性及び耐熱性が向上させることができる。なお、粒子のコンポジット材料に占める割合は１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましく、２０体積％以下且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
第１又は第３の半導体発光装置において、封止部は外形が半球状であることが好ましい。
このようにすると、半導体チップからの出射光の全反射の抑制効果を高めることができる。
また、第１又は第３の半導体発光装置において、封止部は断面の外形が四角形状であることが好ましい。
このようにすると、コンポジット材料からなる封止材を印刷法等により塗布することができ、形成が容易となる。また、上面が平面で構成されるため、デバイスとして扱いやすくなる。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部は、外形が半球状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部は断面の外形が四角形状であり、第２の封止部は外形が半球状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部は、断面の外形が四角形状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部は外形が半球状であり、第２の封止部は断面の外形が四角形状であることが好ましい。
第１〜第３の半導体発光装置は、封止部における半導体チップの側方の領域に設けられ、光を反射する反射部材をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、光取り出し効率がさらに向上する。
この場合に、封止部はその断面形状が下方に狭く上方に広い逆テーパ状を有していることが好ましい。
本発明の半導体発光装置によると、長寿命で且つ高輝度な白色ＬＥＤ等の半導体発光装置を実現できる。
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部を拡大した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部に添加する微粒子の実効粒径を説明するグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部（コンポジット材料）の屈折率と微粒子の添加量（体積比）との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と出射光の全光束の変化率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と全光束との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部の各屈折率と光取り出し効率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置において、添加される微粒子の母材に対する割合を３０体積％とした封止材の光の波長と透過率との関係を示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１１の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１３の実施形態の一変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 従来の半導体発光装置を示す模式的な断面図である。
符号の説明
１０ 半導体発光装置
１１Ａ 第１のリードフレーム
１１Ｂ 第２のリードフレーム
１２ ＬＥＤチップ
１３ チップ固着用ペースト材
１４Ａ 第１の電極
１４Ｂ 第２の電極
１５Ａ 第１のワイヤ
１５Ｂ 第２のワイヤ
１６ 封止部
１６ａ 母材
１６ｂ 微粒子（第１の微粒子）
１６ｂ１ １次微粒子
１６ｂ２ 複合微粒子
１６ｃ 蛍光材
１６ｄ 封止材
１７ｂ 第２の微粒子
２０ 半導体発光装置
２５ 樹脂材
２６ 封止部
２７ 蛍光体層
２６Ａ 第１の封止部
２６Ｂ 第２の封止部
３０ 半導体発光装置
３０Ａ 半導体発光装置
３０Ｂ 半導体発光装置
３０Ｃ 半導体発光装置
３０Ｄ 半導体発光装置
３０Ｅ 半導体発光装置
３０Ｆ 半導体発光装置
３０Ｇ 半導体発光装置
３１ 基板
３２Ａ 第１の配線
３２Ｂ 第２の配線
４０ 半導体発光装置
４０Ａ 半導体発光装置
４０Ｂ 半導体発光装置
４０Ｃ 半導体発光装置
４０Ｄ 半導体発光装置
４０Ｅ 半導体発光装置
４０Ｆ 半導体発光装置
４１Ａ 第１のバンプ
４１Ｂ 第２のバンプ
５０ 半導体発光装置
５０Ａ 半導体発光装置
５０Ｂ 半導体発光装置
５０Ｃ 半導体発光装置
５０Ｄ 半導体発光装置
５０Ｅ 半導体発光装置
５０Ｆ 半導体発光装置
５０Ｇ 半導体発光装置
５０Ｈ 半導体発光装置
５０Ｉ 半導体発光装置
５０Ｊ 半導体発光装置
５０Ｋ 半導体発光装置
５０Ｌ 半導体発光装置
５１ ケース材
５１ａ 凹部
５１ｂ 空隙部
５２Ａ 第１のリード
５２Ｂ 第２のリード
５３ サブマウント材
５４Ａ 第１のサブマウント電極
５４Ｂ 第１のサブマウント電極
５５ ペースト材
６０Ａ 半導体発光装置
６０Ｂ 半導体発光装置
６０Ｃ 半導体発光装置
６０Ｄ 半導体発光装置
６０Ｅ 半導体発光装置
７０ （第１の）レンズ
７１ 第２のレンズ
８０ 半導体発光装置
８０Ａ 半導体発光装置
８１ 反射器
８１ａ 反射部
８１ｂ 空隙部
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。図１に示すように、第１の実施形態に係る白色ＬＥＤ装置１０は、第１のリードフレーム１１Ａの上端部にカップ状に設けられたダイパッド部の底面上にＬＥＤチップ１２がＡｇペースト材又は絶縁ペースト材等のチップ固着用ペースト材１３によって固着されて保持されている。
ＬＥＤチップ１２には、例えばＧａＮ系の化合物半導体よりなり、青色域から紫外域の波長を有する光を放出するＬＥＤチップを用いる。
ＬＥＤチップ１２の上面には、第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂが形成されている。第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリードフレーム１１Ａと電気的に接続されると共に、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて、第１のリードフレーム１１Ａと対をなす第２のリードフレーム１１Ｂと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリードフレーム１１Ａのダイパッド部及び第２のリードフレーム１１Ｂの上端部を含むように砲弾状に成型された封止部１６により封止されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
ＬＥＤチップ１２から放射された青色域から紫外域の波長を有する光（以下、放射光と呼ぶ。）は、封止部１６の放射経路上に位置する蛍光材１６ｃを励起する。この励起光と放射光とが混色されることにより、又は複数色の励起光同士が混色されることにより、白色ＬＥＤ装置１０から白色光が得られる。
図２に封止部１６の一部を拡大して示す。図２に示すように、無機材料よりなる微粒子１６ｂは、１次微粒子１６ｂ１と該１次微粒子１６ｂ１が凝縮してなる複合微粒子１６ｂ２とを含む。従って、微粒子１６ｂが母材１６ａ中に均一に分散されているとは、１次微粒子１６ｂ１及び複合微粒子１６ｂ２が位置によらず、実質的に均一に分散していることを意味する。
母材１６ａには、例えば、可視光に対して透明な材料であるエポキシ樹脂、アクリル樹脂又はシクロオレフィン樹脂等の有機高分子材料よりなる樹脂材、又はシリコーン樹脂等の無機高分子材料よりなる樹脂材を用いることができる。
ここで、微粒子１６ｂの実効粒径は、ＬＥＤチップ１２からの放射光の波長、すなわち母材１６ａ中における波長の４分の１以下に設定されている。
例えば、ＬＥＤチップ１２からの放射光の波長が空気中で４００ｎｍであって、母材１６ａがエポキシ樹脂とすると、該エポキシ樹脂の屈折率は約１．５であることから、母材１６ａ中における放射光の波長は２６７ｎｍとなる。従って、微粒子１６ｂの実効粒径を６７ｎｍ以下とすれば、母材１６ａ内での波長の４分の１以下に設定できる。
なお、微粒子１６ｂの実効粒径は、母材１６ａ中における波長の４分の１以下に限られず、１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下に設定すれば、本発明の効果を得ることができる。好ましくは、青色域から紫外域の波長を有する放射光において、より十分な透明性を有するためには、微粒子１６ｂの実効粒径を１ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下とすればよい。
この際に、微粒子の粒径が１ｎｍ未満になると、量子的な効果が発現する材質では蛍光を生じる場合などがあり、特性に影響を及ぼす場合がある。なお、母材１６ａに添加された微粒子１６ｂの粒径及び実効粒径は、電子顕微鏡等により確認することができる。
ところで、１次微粒子１６ｂ１の粒径は、１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下が好ましく、実質的な実効粒径を１ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下とすればより好ましい。なお、１次微粒子１６ｂ１の実効粒径の値は、溶液中での粒度分布計による粒径測定の他に、粉末でのガス吸着法による粒径測定、又は電子顕微鏡により観察した粒径測定により得ることができる。
さらに好ましくは、１次微粒子が１６ｂ１の平均粒径が１ｎｍ以上且つ１０ｎｍ以下であり、そのほとんどが凝集することなく均質に分散している状態であれば、レイリー散乱をより低減して十分な透明性を有するため好ましい。この状態は、コンポジット材料を透過型電子顕微鏡によって観察することによって、その均質な分散を確認できる。
ここで、実効粒径について図３を用いて説明する。図３において、横軸は微粒子１６ｂの粒径を表わし、左側の縦軸は縦軸の粒径に対する微粒子１６ｂの頻度を表わし、右側の縦軸は粒径の累積頻度を表わしている。実効粒径とは、微粒子１６ｂの全体のうち、その粒度頻度分布において累積頻度が５０％となる粒径を中心粒径（メジアン径：ｄ５０）とし、その中心粒径を中心として累積頻度が５０％の範囲Ａにある粒径範囲Ｂをさす。１次微粒子１６ｂ１の実効粒径についても同様である。実効粒径の値を精度良く求めるには、例えば、２００個以上の微粒子１６ｂ又は１次微粒子１６ｂ１を対象とすればよい。
微粒子１６ｂには、例えば無機酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素化合物及び硫化物の群から選ばれる少なくとも１種類の無機材料を用いればよい。
無機酸化物には、酸化チタン（屈折率：２．２〜２．５）、酸化タンタル（屈折率２．０〜２．３）、酸化ニオブ（屈折率２．１〜２．３）、酸化タングステン（屈折率２．２）、酸化ジルコニウム（屈折率２．１）、酸化亜鉛（屈折率１．９〜２．０）、酸化インジウム（屈折率２．０）、酸化スズ（屈折率２．０）、酸化ハフニウム（屈折率２．０）、酸化イットリウム（屈折率１．９）、酸化シリコン（屈折率１．４〜１．５）又は酸化アルミニウム（屈折率１．７〜１．８）等を用いることができる。また、これらの複合無機酸化物を用いることもできる。金属窒化物には、窒化シリコン（屈折率１．９〜２．０）等が挙げられる。金属炭化物には、炭化シリコン（屈折率２．６）等が挙げられる。炭素化合物には、炭素単体ではあるが、ダイヤモンド（屈折率３．０）又はダイヤモンド・ライク・カーボン（屈折率３．０）等の透光性を有する無機材料が挙げられる。また、硫化物には、硫化銅又は硫化スズ等が挙げられる。なお、各無機材料名に付した屈折率は、ＬＥＤチップ１２からの放射光すなわち青色光域から紫外域までの波長を持つ放射光に対する屈折率を示している。
さらに、微粒子１６ｂには、封止材１６ｄを高屈折率化するための無機化合物として、上述した酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つの酸化物を主成分とする無機粒子を用いることができる。これらの無機粒子は、市販品の種類が多く、入手しやすいという利点がある。
但し、注意すべきこととして、酸化チタンのように紫外線によって光触媒作用を発現しやすい無機化合物については、強い光触媒作用を有するアナターゼ結晶構造ではなく、ルチル結晶構造を持つ化合物を用いるか、非晶質又は微粒子の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ２）又は酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）等の光触媒作用が不活性な無機化合物により微粒子の表面が修飾された材料を用いる必要がある。
コンポジット材料よりなる封止材１６ｄに占める微粒子１６ｂの割合は、５体積％以上且つ６０体積％以下が好ましい。微粒子１６ｂの割合が高くなり過ぎると、封止材１６ｄの透明性が低下し、逆に、微粒子１６ｂの割合が低くなり過ぎると、微粒子１６ｂを添加する効果が小さくなる。
図４に、例えば、母材１６ａの材料として、屈折率がそれぞれ１．４、１．５及び１．６の材料を用い、微粒子１６ｂの材料として酸化チタン（ＴｉＯ２）（屈折率２．４）を用いた場合において、コンポジット材料よりなる封止材１６ｄに占める微粒子１６ｂの割合に対する該コンポジット材料の屈折率ｎｃの変化を計算した結果を示す。計算は以下の式（１）（Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｇａｒｎｅｔｔの理論）を用いて行なった。なお、コンポジット材料の屈折率とは、コンポジット材料を１つの屈折率を有する媒体とみなしたときの実効的な屈折率をいう。
ｎｃ ２＝ｎ２ ２×｛ｎ１ ２＋２ｎ２ ２＋２Ｐ１（ｎ１ ２−ｎ２ ２）｝
／｛ｎ１ ２＋２ｎ２ ２−Ｐ１（ｎ１ ２−ｎ２ ２）｝ ………（１）
ここで、ｎｃはコンポジット材料の屈折率であり、ｎ１は微粒子１６ｂの屈折率であり、ｎ２は母材１６ａの屈折率であり、Ｐ１はコンポジット材料に占める微粒子１６ｂの割合（体積比）である。
図４から、コンポジット材料の屈折率を１．８以上とするには、母材１６ａの屈折率が１．４、１．５及び１．６の場合には、コンポジット材料に占める微粒子１６ｂの割合をそれぞれ、４６体積％、３７体積％及び２８体積％とすればよいことが分かる。ここで、一般的な光学樹脂の屈折率の値は１．４から１．７の範囲であるため、屈折率の値を１．７を超えて１．８以上とすることは、光学樹脂のみでは実現が極めて難しい。従って、母材１６ａに用いる材質と微粒子１６ｂの材質とによって有効範囲は異なるものの、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合は５体積％以上且つ６０体積％以下とすることが好ましい。また、１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましい。さらに、屈折率１．４から１．５５の範囲の汎用的な光学樹脂を母材１６ａとして用いた場合には、おおよそ２０体積％以下且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
蛍光材１６ｃの材料には、ＬＥＤチップ１２が青色の放射光を出力する場合には、黄色光を得られるＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光材を用いればよい。また、紫色域から紫外域の放射光を出力する場合には、蛍光材１６ｃとして複数種類の蛍光材を用いる。具体的には、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎを、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：Ｅｕ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕをそれぞれ用いることができる。
第１の実施形態に係る半導体発光装置によると、封止部１６を構成する封止材１６ｄ中に無機材料よりなる微粒子１６ｂを均一に分散するように添加しているため、微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上する。また、分散された微粒子１６ｂの実効粒径がＬＥＤチップ１２（半導体チップ）から放射される放射光の波長の４分の１以下に設定されているため、封止部１６の透明性が損なわれず、従って、光取り出し効率が損なわれことがない。
さらに、微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて、封止部１６とＬＥＤチップ１２との間の熱膨張係数の差が小さくなるため、封止部１６がＬＥＤチップ１２から剥離したり、封止部１６（封止材１６ｄ）にクラックが生じたりしにくくなる。
また、封止部１６における放射光に対する屈折率が微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて高くなるため、光取り出し効率がさらに向上する。
なお、封止部１６に添加する微粒子１６ｂに、紫外域の光を吸収可能な酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いると、封止材１６ｄの母材１６ａがエポキシ樹脂等の有機高分子材料からなる場合に、紫外光による変色を抑制することができる。
さらに、チップ固着用ペースト材１３に透明性を持たせると、該チップ固着用ペースト材１３にはＬＥＤチップ１２からの放射光が吸収されないため、光取り出し効率が向上する。なお、透明性を有するチップ固着用ペースト材１３は、例えばエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を主成分とする透明なペースト材、低融点ガラス材又はシロキサン結合を有する化合物を触媒で反応させる第１工程と、該第１工程における反応物を加水分解及び脱水縮合反応させる第２工程と、該第２工程の生成物を乾燥させることにより得られる低温硬化ガラス材に、紫外光を吸収する微粒子１６ｂを添加してコンポジット材とすると得ることができる。
また、チップ固着用ペースト材１３に微粒子１６ｂを添加することにより、該チップ固着用ペースト材１３の放熱性が向上すると共に、微粒子１６ｂが紫外光を吸収するため、チップ固着用ペースト材１３の耐光性（耐ＵＶ性）も向上する。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図５は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図５に示すように、第２の実施形態に係る半導体発光装置２０は、封止部２６が、第１のリードフレーム１１Ａのダイパッド部上に保持されたＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを含む第１のリードフレーム１１Ａ及び第２のリードフレーム１１Ｂの各上端部を砲弾状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、第１の実施形態に係る微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材２５により構成されている。樹脂材２５の材料には、第１の実施形態に係る母材１６ａと同一の材料を用いればよい。
第２の実施形態に係る半導体発光装置２０によると、ＬＥＤチップ１２の近くで光密度が比較的に高い部分に、コンポジット材料からなる封止材１６ｄよりなる第１の封止部２６Ａを設けることにより、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２からの高い光取り出し効率を実現できると共に、高い耐光性及び耐熱性が得られる。
また、ＬＥＤチップ１２から離れた位置で光密度が比較的に低い部分に、封止材１６ｄよりも透明性が高い樹脂材２５よりなる第２の封止部２６Ｂを第１の封止部２６Ａを覆うように設けることにより、第２の封止部２６Ｂにおける光の透過性を向上することができる。その結果、半導体発光装置２０からの光取り出し効率を向上させることができる。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光が、青色域の波長よりも長い場合に、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂに、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウムを用いると、第１の封止部２６Ａを構成する母材１６ａの紫外光による劣化を抑制することができる。その結果、母材１６ａには、透明性に優れるものの、紫外光により黄変し易い例えばエポキシ樹脂を用いることができるようになる。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図６は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図６に示すように、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０は、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に実装されている。
具体的には、ＬＥＤチップ１２は、第１の配線３２Ａ上にチップ固着用ペースト材１３により固着されており、ＬＥＤチップ１２の上面に形成された第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１の配線３２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２の配線３２Ｂと電気的に接続されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとそれぞれ電気的に接続されたＬＥＤチップ１２は、プリント配線基板上において、封止部１６によりその周囲を封止されている。
なお、第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂは、例えばめっき法により銅（Ｃｕ）薄膜からなる配線を基板３１上に形成し、形成した配線の上にめっき法によりニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とを順次成膜することにより形成できる。
このように、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０は、プリント配線基板上にＬＥＤチップ１２を実装した後に、母材１６ａと微粒子１６ｂとを含むコンポジット材料と蛍光材１６ｃとを混合してなる材料をトランスファーモールドすることにより実現される。
これにより、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０においても、第１の実施形態に係る半導体発光装置１０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図７は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図７に示すように、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるフリップチップ実装（フェイスダウン）法により実装されている。
具体的には、ＬＥＤチップ１２に形成され、基板３１とそれぞれ対向する第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のバンプ４１Ａを介在させて第１の配線３２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のバンプ４１Ｂを介在させて第２の配線３２Ｂと電気的に接続されている。
第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとそれぞれ電気的に接続されたＬＥＤチップ１２は、プリント配線基板上において、封止部１６によりその周囲を封止されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
なお、第１のバンプ４１Ａ及び第２のバンプ４１Ｂの構成材料には、例えば金（Ａｕ）を用いることができる。
このように、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、プリント配線基板上にＬＥＤチップ１２をフリップチップ実装した後に、母材１６ａと微粒子１６ｂとを含むコンポジット材料と蛍光材１６ｃとを混合してなる材料をトランスファーモールドすることにより実現される。
従って、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０においても、第１の実施形態及び第３の実施形態に係る半導体発光装置１０、３０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
また、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、ＬＥＤチップ１２とプリント配線基板との電気的な接続にワイヤではなくバンプを用いているため、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０と比較して、薄型化を実現できる。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図８は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図８に示すように、第５の実施形態に係る半導体発光装置５０は、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。ケース材５１は、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂがインサート形成されている。なお、可視光に対する反射を考えると、白色の耐熱性樹脂材を用いることが好ましい。
第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂは、ケース材５１の凹部の５１ａの底面から露出しており、ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの露出した領域上にチップ固着用ペースト材１３により固着されている。
ＬＥＤチップ１２の上面に形成された第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続されている。
第５の実施形態においては、ケース材５１の凹部５１ａの底面上に固着されたＬＥＤチップ１２を、封止部１６によってケース材５１の凹部５１ａを充填することにより封止している。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
なお、ここでは、第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂのうち、ケース材５１の外部部分は、いわゆるガルウィング（Ｇｕｌｌ Ｗｉｎｇ：ＧＷ）型の端子形状）としている。但し、各リード５２Ａ、５２Ｂの外側の形状はＧＷ型に限られず、Ｊ字形状となるように成型してもよい。
このように、第５の実施形態に係る半導体発光装置５０においても、第１の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態に係る半導体発光装置１０、３０、４０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
なお、第３、第４及び第５の各実施形態に係る封止部１６に代えて、第２の実施形態に係る第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのように、ＬＥＤチップ１２を無機材料よりなる微粒子１６ｂを含む封止材１６ｄにより直接に覆い、この封止材１６ｄを蛍光材１６ｃを含む母材１６ａにより覆う構成としてもよい。
また、第１〜第５の各実施形態において、コンポジット材料と半導体チップとの間の少なくとも一部に所定の空間を設けてもよい。
図９（ａ）は第５の実施形態に係る半導体発光装置５０におけるＬＥＤチップ１２を構成する基板の材料ごとにシミュレーションにより求めた、封止部１６の屈折率と出射光の全光束の変化率との関係を示し、図９（ｂ）は同様のシミュレーションにより求めた、封止部１６の屈折率と全光束との関係を示している。ここで、シミュレーションに用いた基板材料は［表１］の通りである。また、［表１］に示す各基板材料ごとの屈折率は、可視光領域での各基材の代表的な値である。
Figure 2007018039
図９（ａ）及び図９（ｂ）から分かるように、封止部１６の屈折率は１．２以上且つ２．５以下が好ましい。また、基板材料に屈折率が２．０よりも大きい酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を用いる場合には、封止部１６の屈折率は１．４以上且つ２．２以下が好ましく、さらには、１．６以上且つ２．０以下が好ましい。
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１０は本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図６に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図１０に示すように、第６の実施形態に係る半導体発光装置３０Ａは、第３の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。ここで、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂを構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第６の実施形態においては、第１の微粒子１６ｂの屈折率は、第２の微粒子１７ｂの屈折率よりも大きい材料が選択される。
ところで、ＬＥＤチップ１２が、結晶成長用の基板（エピタキシャル基板）を含め、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる場合は、［表１］に示したように、ＧａＮの屈折率は約２．５であり、微粒子を添加することにより、封止部の屈折率を最も取り出し効率が高い１．８程度に設定したとしても、該封止部の屈折率と空気の屈折率との差は大きい。
そこで、第６実施形態においては、ＬＥＤチップ１２に近い第１の封止部２６Ａの屈折率の値を、ＬＥＤチップ１２から遠い第２の封止部２６Ｂの屈折率の値よりも大きくしている。具体的には、第２の封止部２６Ｂに添加する第２の微粒子１７ｂとして、第１の封止部２６Ａに添加する第１の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料を用いている。
この構成により、空気と接する第２の封止部２６Ｂの屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるため、第２の封止部２６Ｂの屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、第２の封止部２６Ｂの空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部２６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、第６の実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの外形状を共に、例えばポッティング法により半球状としているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、ここでは、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、蛍光材１６ｃはいずれか一方にのみ添加してもよい。
（第６の実施形態の第１変形例）
図１１は本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１１に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置３０Ｂは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができるため、生産性が向上する。
（第６の実施形態の第２変形例）
図１２は本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１２に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置３０Ｃは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部を覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を共に四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができ、また、第２の封止部２６Ｂはトランスファーモールド法により形成できるため、生産性が向上する。その上、封止部２６の上面が平坦となるため、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第６の実施形態の第３変形例）
図１３は本発明の第６の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１３に示すように、第３変形例に係る半導体発光装置３０Ｄは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、半球状の外形を持つ第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、平坦な上面を持つ第２の封止部２６Ｂにより、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第６の実施形態の第４変形例）
図１４は本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１４に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ａは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａ及び該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面形状は、共に四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なうことによって、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封止部２６を第１の微粒子１６ｂ及び第２の微粒子１７ｂによる屈折率差を設ける構成だけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、第１の封止部２６Ａの形成に印刷法を用いる場合で、ケース材５１の凹部５１ａの底面上に直接に印刷できない場合には、例えば、サブマウント材の上にあらかじめＬＥＤチップ１２を実装しておき、第１の封止部２６Ａを印刷法により形成した後、該サブマウント材をケース材５１の底面上に実装すればよい。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置５０Ａにおいて、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの各屈折率と光取り出し効率との関係をシミュレーションにより求めた結果を示す。ここで、図１５（ａ）はＬＥＤチップ１２を構成する基板材料にＧａＮを用いた場合であり、図１５（ｂ）は基板材料にサファイアを用いた場合である。ここで、第１の封止部２６Ａの厚さは５００μｍとし、第２の封止部２６Ｂの厚さは２００μｍとしている。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）から分かるように、ＬＥＤチップ１２の基板にＧａＮを用いた場合は、第１の封止部２６Ａの屈折率が大きい程、光取り出し効率は高くなり、ＬＥＤチップ１２の基板にサファイアを用いた場合は、第１の封止部２６Ａの屈折率の変化の影響は小さい。
また、基板がＧａＮであってもサファイアであっても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が小さい程、光取り出し効率は高くなるが、第１の封止部２６Ａの屈折率の変化に対する光取り出し効率の変化率は小さくなる。
（第６の実施形態の第５変形例）
図１６は本発明の第６の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１６に示すように、第５変形例に係る半導体発光装置５０Ｂは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、外形が半球状の第１の封止部２６Ａにより反射が低減されると共に、ケース材５１により光取り出し効率が向上する。
（第６の実施形態の第６変形例）
図１７は本発明の第６の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１７に示すように、第６変形例に係る半導体発光装置５０Ｃは、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄを、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしている。すなわち、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの添加濃度を、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの添加濃度よりも小さくしている。ここで、添加濃度に差を設けるには、濃度勾配を持たせてもよく、また、段階的に変化させてもよい。
このようにしても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が、第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる。
なお、本変形例においては、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとに同一組成の無機材料を用いて、添加濃度のみを変更したが、これに代えて、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる限りにおいて、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとの組成及び濃度を変えてもよい。
また、図１７にはＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とした場合を示したが、第６の実施形態の第４変形例で説明した図１４と同様に第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としてもよい。
また、第６の実施形態及び第６の実施形態の第１〜第３変形例においても、本変形例と同様に、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１７ｄを微粒子１６ｄに置き換え、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしてもよい。
（第６の実施形態の第７変形例）
第６の実施形態及び各変形例においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、いずれか一方でもよい。
図１８に示す第７変形例に係る半導体発光装置５０Ｄは、ＬＥＤチップ１２として、例えば緑色光を発光可能なリン化ガリウム（ＧａＰ）系半導体を用いており、この場合には、封止部２６に蛍光材１６ｃを添加する必要はない。
ＬＥＤチップ１２に、ＧａＰ系半導体を用いる場合には、第１の電極１４Ａと第２の電極１４ＢとはＬＥＤチップ１２の下面と上面にそれぞれ対向して形成される。第１の電極１４ＡはＡｇペースト材等の導電性を有するチップ固着用ペースト材１３を介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続されると共に、第２の電極１４Ｂはワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続される。
なお、第６の実施形態及びその変形例においては、封止部２６を第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部１６Ｂの２層構造としたが、２層構造に限られず、３層以上の積層構造としてもよい。但し、３層以上の積層構造とする場合には、ＬＥＤチップ１２から離れるにつれて、各封止部の屈折率を低減させる必要がある。
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１９は本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図１９に示すように、第７の実施形態に係る半導体発光装置４０Ａは、第４の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させることにより、フリップチップ実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。ここで、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂを構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第１の微粒子１６ｂの屈折率は、第２の微粒子１７ｂの屈折率よりも大きい材料を選択する必要がある。
これにより、第７実施形態においても、第６の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２に近い内側の第１の封止部２６Ａの屈折率の値が、ＬＥＤチップ１２から遠い外側の第２の封止部２６Ｂの屈折率の値よりも大きくなる。
すなわち、この構成により、空気と接する第２の封止部２６Ｂの屈折率が、ＬＥＤチップと接する第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるため、第２の封止部２６Ｂの屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、第２の封止部２６Ｂの空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、本実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、第７の実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、蛍光材１６ｃはいずれか一方にのみ添加してもよい。
（第７の実施形態の第１変形例）
図２０は本発明の第７の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２０に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置４０Ｂは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができるため、生産性が向上する。
（第７の実施形態の第２変形例）
図２１は本発明の第７の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２１に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置４０Ｃは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部を覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を共に四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができ、また、第２の封止部２６Ｂはトランスファーモールド法により形成できるため、生産性が向上する。その上、封止部２６の上面が平坦となるため、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第７の実施形態の第３変形例）
図２２は本発明の第７の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２２に示すように、第３変形例に係る半導体発光装置４０Ｄは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、半球状の外形を持つ第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、平坦な上面を持つ第２の封止部２６Ｂにより、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第７の実施形態の第４変形例）
図２３は本発明の第７の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２３に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置６０は、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップチップ実装されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａ及び該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部の断面形状は、共に四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封止部２６を第１の微粒子１６ｂ及び第２の微粒子１７ｂによる屈折率差を設ける構成だけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
（第７の実施形態の第５変形例）
図２４は本発明の第７の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２４に示すように、第５変形例に係る半導体発光装置６０Ａは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に、サブマウント材５３を介在させてフリップチップ実装されている。
ＬＥＤチップ１２は、上面に少なくとも第１のサブマウント電極５４Ａ及び第２のサブマウント電極５４が形成された、例えばセラミックスからなるサブマウント材５３の上にフリップチップ実装されている。
具体的には、第１の封止部２６Ａは、印刷法によりＬＥＤチップ１２を覆うように形成されている。第１の封止部２６Ａに封止されたＬＥＤチップ１２を有するサブマウント材５３は、ケース材５１の底面上に実装され、サブマウント材５３の上面に形成された第１のサブマウント電極５４Ａ及び第２のサブマウント電極５４Ｂのうち、第１のサブマウント電極５４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続され、第２のサブマウント電極５４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続されている。
なお、サブマウント材５３に、ツェナーダイオードを用いてもよい。
また、図２４には第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状とした場合を示したが、第１の封止部２６Ａの外形状を半球状としてもよい。
（第７の実施形態の第６変形例）
図２５は本発明の第７の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２５に示すように、第６変形例に係る半導体発光装置６０Ｂは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップチップ実装されて固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、外形が半球状の第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、ケース材５１により光取り出し効率が向上する。
（第７の実施形態の第７変形例）
図２６は本発明の第７の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２６に示すように、第７変形例に係る半導体発光装置６０Ｃは、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂを、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしている。すなわち、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの添加濃度を、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの添加濃度よりも小さくしている。ここで、添加濃度に差を設けるには、濃度勾配を持たせてもよく、また、段階的に変化させてもよい。
このようにしても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が、第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる。
なお、本変形例においては、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとに同一組成の無機材料を用いて、その添加濃度のみを変更したが、これに代えて、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる限りにおいて、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとの組成及び濃度を変えてもよい。
また、図２６にはＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とした場合を示したが、第７の実施形態の第４変形例で説明した図２３と同様に第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としてもよい。
また、第７の実施形態及び第７の実施形態の第１〜第３、第５変形例においても、本変形例と同様に、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１７ｂを微粒子１６ｂに置き換えて、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしてもよい。
第７の実施形態及び各変形例においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも蛍光材１６ｃを添加しているが、いずれか一方でもよい。
なお、第７の実施形態及びその変形例においては、封止部２６を第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部１６Ｂの２層構造としたが、２層構造に限られず、３層以上の積層構造としてもよい。但し、３層以上の積層構造とする場合には、ＬＥＤチップ１２から離れるにつれて、各封止部の屈折率を低減させる必要がある。
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図２７は本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図６に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図２７に示すように、第８の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｅは、第３の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第８の実施形態においては、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合を、ＬＥＤチップ１２に近い内側領域がその外側領域と比べて高くなるようにしている。
ところで、ＬＥＤチップ１２が、結晶成長用の基板（エピタキシャル基板）を含め、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる場合は、［表１］に示したように、ＧａＮの屈折率は約２．５であり、微粒子を添加することにより、封止部の屈折率を最も取り出し効率が高い１．８程度に設定したとしても、該封止部の屈折率と空気の屈折率との差は大きい。
そこで、第８実施形態においては、封止部１６におけるＬＥＤチップ１２に近い内側領域の屈折率の値を、その外側領域の屈折率の値よりも大きくしている。具体的には、封止部１６に添加する微粒子１６ｂの濃度を内側領域で高くし、外側に向けて微粒子１６ｂの濃度を低くすることにより、封止部１６の外側領域の屈折率をその内側領域よりも小さくしている。このとき、微粒子１６ｂの濃度は内側から外側に向けて徐々に低くしてもよく、また、段階的に低くしてもよい。
従って、この構成により、空気と接する封止部１６の外側領域の屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する内側領域の屈折率よりも小さくなるため、封止部１６の外側領域の屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、封止部１６の空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、本実施形態においては、封止部１６の外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度を内側領域で高く、外側領域で低くするには、硬化前の液状のコンポジット材料を複数回に分けてポッティングする方法が挙げられる。すなわち、外側領域用のコンポジット材料における微粒子１６ｂの添加割合を、内側領域用のコンポジット材料の添加割合よりも小さくしてポッティングすればよい。このとき、２回目以降の微粒子１６ｂとして、１回目の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料からなる他の微粒子を選択してもよい。その後、硬化することによってコンポジット材料からなる封止部１６とすることにより、本実施形態の構成を形成できる。
なお、第８の実施形態においては、封止部１６に蛍光材１６ｃを含めたが、前述したように、ＬＥＤチップ１２にＧａＰ系半導体を用いた緑色ＬＥＤ装置等の場合には、封止部１６に蛍光材１６ｃを含める必要はない。
（第８の実施形態の第１変形例）
図２８は本発明の第８の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２８に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置３０Ｆは、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて漸減した封止部１６の断面の外形状を四角形状としている。
本変形例に係る封止部１６における封止材１６ｄの形成法として、微粒子１６ｂの添加濃度を、封止部１６の外側でその内側よりも小さくした複数回のトランスファーモールド法を用いることができる。
（第８の実施形態の第２変形例）
図２９は本発明の第８の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２９に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置５０Ｅは、第５の実施形態と同様に、フェイスアップ法により、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を封止部１６Ａの断面形状は四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁に金属、例えばＡｌの蒸着等によってメタライジングを行なうことにより、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて低減することにより、封止部１６に漸減する屈折率差を設けるだけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、本変形例に係る封止部１６は、複数回のポッティング法により形成することができる。
（第９の実施形態）
以下、本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図３０は本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３０に示すように、第９の実施形態に係る半導体発光装置４０Ｅは、第４の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させることにより、フリップチップ実装されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第９の実施形態においては、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合を、ＬＥＤチップ１２に近い内側領域がその外側領域と比べて高くなるようにしている。
これにより、第９実施形態においても、第６の実施形態及び第８の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２に近い封止部１６の内側領域の屈折率の値が、その外側領域の屈折率の値よりも大きくなる。
すなわち、この構成により、空気と接する封止部１６の外側領域の屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する内側領域の屈折率よりも小さくなるため、封止部１６の外側領域の屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、封止部１６の空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度は、内側から外側に向けて徐々に低くしてもよく、また、段階的に低くしてもよい。
また、本実施形態においては、封止部１６の外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度を内側領域で高く、外側領域で低くするには、硬化前の液状のコンポジット材料を複数回に分けてポッティングする方法が挙げられる。すなわち、外側領域用のコンポジット材料における微粒子１６ｂの添加割合を、内側領域用のコンポジット材料の添加割合よりも小さくしてポッティングすればよい。このとき、２回目以降の微粒子１６ｂとして、１回目の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料からなる他の微粒子を選択してもよい。その後、硬化することによってコンポジット材料からなる封止部１６とすることにより、本実施形態の構成を形成できる。
また、第９の実施形態においては、封止部１６の外形状を、例えばポッティング法により半球状としているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、ここでは、封止部１６に蛍光材１６ｃを含めたが、前述したように、ＬＥＤチップ１２にＧａＰ系半導体を用いた緑色ＬＥＤ装置等の場合には、封止部１６に蛍光材１６ｃを含める必要はない。
（第９の実施形態の第１変形例）
図３１は本発明の第９の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図３１に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置４０Ｆは、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて漸減した封止部１６の断面の外形状を四角形状としている。
本変形例に係る封止部１６における封止材１６ｄの形成法として、微粒子１６ｂの添加濃度を、封止部１６の外側でその内側よりも小さくした複数回のトランスファーモールド法を用いることができる。
（第９の実施形態の第２変形例）
図３２は本発明の第９の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図３２に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置６０Ｅは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップ実装されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を封止部１６Ａの断面形状は四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁に金属、例えばＡｌの蒸着等によってメタライジングを行なうことにより、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて低減することにより、封止部１６に漸減する屈折率差を設けるだけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、本変形例に係る封止部１６は、複数回のポッティング法により形成することができる。
また、本変形例において、第７の実施形態の第５変形例で説明したように、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に、サブマウント材５３を介在させてフリップチップ実装される構成を適用してもよい。
（第１０の実施形態）
図３３は本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図６及び図１０に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３３に示すように、第１０の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｇは、第６の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
図３４は、第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとして、径が３ｎｍ〜１０ｎｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を用い、該微粒子１６ｂの母材１６ａに対する割合を３０体積％とした場合の光の波長と透過率との関係を示している。図３４から、光の透過率が短波長側で大きく減少することが分かる。ここでは、この現象をフィルタ効果と呼ぶ。
第１０の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｇによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、上記のフィルタ効果によって、図３５に示すように、赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。すなわち、ＬＥＤチップ１２からの放射光と蛍光材１６ｃにより励起された合成光に対して、微粒子１６ｂの散乱により、青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。但し、測定に用いた半導体発光装置には、図２３に示したケース材５１にＬＥＤチップ１２を実装した構成を用いている。また、ＬＥＤチップ１２の放射光はピーク波長が４６０ｎｍの青色光であり、蛍光材１６ｃの励起光はピーク波長が５７５ｎｍの黄色光である。但し、蛍光材１６ｃは、ピーク波長が５９０ｎｍの橙色用の蛍光材とピーク波長が５３５ｎｍの緑色用の蛍光材とを調合している。
これにより、［表２］に示すように、平均演色評価数Ｒａが増大し、また色温度が低下する。ここで、平均演色評価数Ｒａが高いということは、ある光源の下で照らされたものの色再現性が優れるということを示し、色温度が低いということは、光源が暖色であるということを示す。
Figure 2007018039
ここで、比較例は第２の封止部２６Ｂを設けない構成の場合を示し、本発明１は微粒子１６ｂを含む第２の封止部２６Ｂの厚さが０．２ｍｍの場合を示し、本発明２は第２の封止部２６Ｂの厚さが１ｍｍの場合を示している。
表２から分かるように、本発明１の場合は比較例と比べて平均演色評価数が増大し、また、本発明２の場合は比較例と比べて色温度が４００Ｋだけ低下している。但し、色温度はｄｕｖ（色度座標上の黒体軌跡からの差）値が±０．００２である。
なお、第１０の実施形態の第１変形例として、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとに、共に緑色光又は黄色光を得られる蛍光材を添加してもよい。このようにしても、第２の封止部２６Ｂに添加された微粒子１６ｂにより、合成光における青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増大する。
また、第２変形例として、第１の封止部２６Ａに緑色光又は黄色光を得られる第１の蛍光材を添加し、第２の封止部２６Ｂに微粒子１６ｂと赤色光を得られる第２の蛍光材とを添加してもよい。このようにすると、第１の蛍光材からの緑色光又は黄色光が赤色用の第２の蛍光材によって吸収され励起されるため、赤色域のスペクトル成分がさらに増大する。これにより、平均演色評価数がさらに増大すると共に色温度もさらに低下する。
また、第３変形例として、第１の封止部２６Ａに赤色光を得られる第１の蛍光材を添加し、第２の封止部２６Ｂに微粒子１６ｂと緑色光又は黄色光を得られる第２の蛍光材とを添加してもよい。このようにすると、赤色用の第１の蛍光材は、第２の蛍光材の発光光である緑色光又は黄色光を吸収しないため、ＬＥＤチップ１２からの放射光の変換効率が向上する。
また、第１０の実施形態及び各変形例において、第６の実施形態と同様に、第１の封止部２６Ａの屈折率をＬＥＤチップの屈折率よりも低くし、第２の封止部２６Ｂの屈折率を第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くすることが好ましい。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光の波長が青色域ではなく、４１０ｎｍ以下の青紫域から３８０ｎｍ以下の紫外域の場合は、緑色用及び赤色用又は黄色用の各蛍光材に、青色用の蛍光材を少なくとも第１の封止部２６Ａに添加すると、白色の合成光を得ることができる。
また、半導体発光装置３０Ｇの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図３３に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１０の実施形態の第４変形例）
図３６は本発明の第１０の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３６に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ｆは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第４変形例の特徴として、第１の封止部２６ＡはＬＥＤチップ１２と接してその周囲を覆うように形成される一方、第２の封止部２６Ｂは、ケース５１の上端面の上にケース５１の底面と平行に設けられることにより、第１の封止部２６Ａとの間に空隙部５１ｂが形成されている。
さらに、空隙部５１ｂには、第１の封止部２６Ａを覆う第１のレンズ７０が形成され、第２の封止部２６Ｂの上には、該第２の封止部２６Ｂを覆う第２のレンズ部７１が形成されている。ここで、第１のレンズ７０及び第２のレンズ７１は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂又はガラス等を用いることができる。なお、第２のレンズ７１は必ずしも設ける必要はない。
このように、本変形例によると、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとの間に空隙部５１ｂが設けられる構成であっても、フィルタ効果により、平均演色評価数の増大及び色温度の低下という第１０の実施形態による効果を得ることができる。
本変形例に係る各レンズ７０、７１の形成方法は、ポッティング法を用いることができる。また、第２の封止部２６Ｂは、あらかじめ板状に形成しておき、それをケース５１の上端面に固着することにより形成することができる。
（第１０の実施形態の第５変形例）
図３７は本発明の第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３７に示すように、第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置５０Ｇは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第５変形例の特徴として、第１の封止部２６ＡはＬＥＤチップ１２と接してその周囲を覆うように形成される一方、第２の封止部２６Ｂは、ケース５１の凹部５１ａの上部を残すように充填されて、凹部５１ａの上部に空隙部５１ｂが形成されている。
さらに、ケース５１の上端面の上に空隙部５１ｂを覆うように、レンズ７０が形成されている。
なお、第１の封止部２６Ａがレンズとしての機能を有する場合は、必ずしもレンズ７０を設けなくてもよい。
このように、本変形例によると、第２の封止部２６Ｂとレンズ７０との間に空隙部５１ｂが設けられる構成であっても、フィルタ効果により、平均演色評価数の増大及び色温度の低下という第１０の実施形態による効果を得ることができる。
なお、本変形例に係るレンズ７０は、あらかじめモールド型等を用いて成型しておき、それをケース５１の上端面に固着することにより形成することができる。
（第１０の実施形態の第６変形例）
図３８は本発明の第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図３７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３８に示すように、第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置８０は、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂが上端部に固着され、内部に凹状のすなわち半球面状又は放物面状の反射部８１ａを有し、ケースを兼ねる反射器８１を備えている。なお、反射器８１は、可視光に対する反射を考えると、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、または反射部８１ａをアルミニウム等の金属によりメタライズすることが好ましい。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの下面上にフェイスアップ法により固着されている。すなわち、ＬＥＤチップ１２の上面が反射部８１ａの底部と対向するように実装されている。
反射部８１ａの反射面上には、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材よりなる蛍光体層２７が形成され、蛍光体層２７とＬＥＤチップ１２との間には空隙部８１ｂが形成されている。反射器８１の上端面の上には、各リード５２Ａ、５２Ｂを含め空隙部８１ｂを覆うように、封止部１６が形成されている、封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
封止部１６の上には、レンズ７０が形成されている。但し、レンズ７０は必ずしも設ける必要はない。
このように、ＬＥＤチップ１２を反射器８１における反射部８１ａの焦点付近に配置する構成であっても、本発明の効果を得ることができる。
なお、反射器８１の空隙部８１ｂには、封止用樹脂材を充填してもよく、さらには、封止部１６と同一の組成のコンポジット材料又は屈折率が異なるコンポジット材料を充填してもよい。
（第１１の実施形態）
図３９は本発明の第１１の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３９に示すように、第１１の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｈは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
ケース材５１には、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、さらにはケース材５１の凹部５１ａの内壁面上及び底面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なって、該ケース材５１の内面を反射面として機能させている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａの下部に充填された第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａの上の層状に形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成されている。
この構成により、第２の封止部２６Ｂに添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの発光光の一部が、ケース材５１における凹部５１ａの内壁又は底面と第１の封止部２６Ａとの界面で反射されて、再度第１の封止部２６Ａを透過する。
第１１の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｈによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、上記の青色域から紫外域の合成光が減衰するというフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。これにより、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
なお、第１１の実施形態の第１変形例として、ＬＥＤチップ１２の放射光が青色光である場合に、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとに、共に緑色光又は黄色光を得られる蛍光材を添加してもよい。このようにしても、第１の封止部２６Ａに添加された微粒子１６ｂにより、合成光における青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増大する。
また、第２変形例として、第１の封止部２６Ａに微粒子１６ｂと緑色光又は黄色光を得られる第１の蛍光材とを添加し、第２の封止部２６Ｂに赤色光を得られる第２の蛍光材を添加してもよい。このようにすると、第１の蛍光材からの緑色光又は黄色光が赤色用の第２の蛍光材によって吸収され励起されるため、赤色域のスペクトル成分がさらに増大する。これにより、平均演色評価数がさらに増大すると共に色温度もさらに低下する。
また、第３変形例として、第１の封止部２６Ａに微粒子１６ｂと赤色光を得られる第１の蛍光材とを添加し、第２の封止部２６Ｂに緑色光又は黄色光を得られる第２の蛍光材を添加してもよい。このようにすると、赤色用の第１の蛍光材は、第２の蛍光材の発光光である緑色光又は黄色光を吸収しないため、ＬＥＤチップ１２からの放射光の変換効率が向上する。
また、第１１の実施形態及び各変形例において、第６の実施形態と同様に、第１の封止部２６Ａの屈折率をＬＥＤチップ１２の屈折率よりも低くし、第２の封止部２６Ｂの屈折率を第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くすることが好ましい。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
また、半導体発光装置５０Ｈの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図３９に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例、第７の実施形態又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１１の実施形態の第４変形例）
図４０は本発明の第１１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４０に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ｉは、封止部２６として、ＬＥＤチップ１２の下側に形成された下地層としての第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａの上にＬＥＤチップ１２を覆うように形成され、ケース材５１の凹部５１ａを充填する第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
具体的には、第１の封止部２６Ａは、ケース材５１の底面上に形成され、ＬＥＤチップ１２は第１の封止部２６の上に、可視光に対して透明なチップ固着用ペースト材１３の上にフェイスアップ法により固着されている。ケース材５１には、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、さらにはケース材５１の凹部５１ａの底面上及び内壁面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なって、該ケース材５１の内壁面を反射面として機能させている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成されている。
この構成により、第２の封止部２６Ｂに添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの励起光の一部が、ケース材５１の凹部５１ａと第１の封止部２６Ａとの界面で反射されて、再度第１の封止部２６Ａを通過する。その結果、上記のフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加するため、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
その上、ＬＥＤチップ１２の下地層である第１の封止部２６Ａには、微粒子１６ｂが添加されているため、ＬＥＤチップ１２の放熱性が向上する。
また、チップ固着用ペースト材１３には、透明なペースト材を用い、且つ、ケース材５１の凹部５１ａの底面上は金属によりメタライジングされているため、光の取り出し効率が向上する。
なお、第２の封止部２６Ｂに対しても微粒子を添加し、該第２の封止部２６Ｂをコンポジット材としてもよい。この場合には、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるような微粒子を選択することが好ましい。
（第１１の実施形態の第５変形例）
図４１は本発明の第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでは、図３８に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４１に示すように、第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置８０Ａは、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂが上端部に固着され、内部に凹状のすなわち半球面状又は放物面状の反射部８１ａを有し、ケースを兼ねる反射器８１を備えている。なお、反射器８１は、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、又は反射部８１ａをアルミニウム等の金属によりメタライズすることが好ましい。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの下面上にフェイスアップ法により固着されている。すなわち、ＬＥＤチップ１２の上面が反射部８１ａの底部と対向するように実装されている。
反射部８１ａの反射面上には、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材よりなる蛍光体層２７が形成され、蛍光体層２７とＬＥＤチップ１２との間には封止部１６により充填されている。封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
反射器８１の上端面の上には、各リード５２Ａ、５２Ｂを含め空隙部８１ｂを覆うようにレンズ７０が形成されている。なお、レンズ７０は必ずしも設ける必要はない。
この構成により、蛍光体層２７に添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの発光光の一部が、反射器８１の反射部８１ａで反射されて、再度封止部１６を通過する。その結果、上記のフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加するため、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
なお、封止部１６は、第６の実施形態のように、少なくとも第１の封止部及び第２の封止部の２層構造とし、第１の封止部の外側に位置する第２の封止部の屈折率を第１の封止部の屈折率よりも低くする構成としてもよい。
（第１２の実施形態）
以下、本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図４２は本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４２に示すように、第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｊは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａの下部に充填された第１の封止部２６Ａと、第１の封止部２６Ａの上に第３の封止部２６Ｃを介在させて層状に形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第３の封止部２６Ｃは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散され、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウム等の無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｊによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとの間に紫外光を吸収する紫外光吸収層としての第３の封止部２６Ｃを設けているため、ＬＥＤチップ１２からの放射光に含まれる紫外域の光成分が第３の封止部２６Ｃにより吸収される。その結果、第２の封止部２６Ｂを構成する母材１６ａに、耐水性及び耐熱性に優れる一方、紫外光によって黄変し易いエポキシ樹脂を用いることが可能となる。
なお、封止部２６は、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第３の封止部２６Ｃの屈折率よりも低く、且つ第３の封止部２６Ｃの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くする構成が好ましい。
また、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂは、第２の微粒子１７ｂを必ずしも含む必要はなく、蛍光材１６ｃは、第１の封止部２６Ａ及び第３の封止部２６Ｃのいずれか一方に含まれていればよい。但し、ＬＥＤチップ１２からの放射光が主として紫外光である場合には、第１の封止部２６Ａは蛍光材１６ｃを含む必要がある。
また、半導体発光装置５０Ｊの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図４３に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例、第７の実施形態又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１３の実施形態）
以下、本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図４３は本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでは、図８に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４３に示すように、第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｋは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａに充填された第１の封止部２６Ａと、ケース材５１の上面に第１の封止部２６Ａを覆うように形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散され、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウム等の無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。このように、コンポジット材料を封止材１６ｄとして用いることにより、微粒子１６ｂの吸収による効果に加え、コンポジット材料によって紫外光の波長の光が散乱しやすくなるため、紫外光の透過を抑制する効果が極めて高くなる。
第１３の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｋによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、第１の封止部２６Ａの上に紫外光を吸収する紫外光吸収層としての第２の封止部２６Ｂを設けているため、ＬＥＤチップ１２からの放射光に含まれる紫外域の光成分が第２の封止部２６Ｂにより吸収される。その結果、該半導体発光装置５０Ｋからは不要な紫外光が出力されることを防止することができる。
その上、紫外光を吸収する第２の封止部２６Ｂは、第１の封止部２６Ａの外側に設けられているため、外部から入射される紫外光による封止材１６ｄ及び蛍光材１６ｃの劣化をも防止することができる。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光の波長域は青色域から紫外域に限られず、従って、半導体発光装置５０Ｋは白色ＬＥＤ装置には限られない。
また、第１の封止部２６Ａは、必ずしも第１の微粒子１６ｂを含む必要はない。
また、半導体発光装置５０Ｋの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図４３に限られず、第１〜第４の実施形態と同様の構成としてもよい。
（第１３の実施形態の一変形例）
図４４は本発明の第１３の実施形態の一変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図４４に示すように、本変形例に係る半導体発光装置５０Ｌは、紫外光を吸収可能な第２の微粒子１７を含む第２の封止部２６Ｂが、ケース材５１の上面だけでなく、その側面及び底面にまで、ケース材５１の周囲全体を覆うように形成されている。
この構成により、第１３の実施形態と同様の効果を得られる上に、ケース材５１の放熱性をも向上させることができる。
ケース材５１の周囲を覆う第２の封止部２６Ｂの形成方法は、第１の封止部２６Ａを形成した後に、例えば、第２の微粒子１７が分散された液状の封止材１６ｄに漬けるディップ法を用いることができる。
なお、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第６変形例、第７の実施形態、第７の実施形態の第１〜第７変形例、第１０の実施形態、第１１の実施形態、第１１の実施形態の第１〜第４変形例、第１２の実施形態、第１３の実施形態及び第１３の実施形態の一変形例においては、第１の封止部２６Ａの母材１６ａと第２の封止部２６Ｂの母材１６ａとを同一の材料としている。このようにすると、封止部間の密着性を高め、封止部の剥離等を生じにくい構成にできるため好ましい。封止部同士の密着性はそれぞれの母材間の接合による効果が比較的に大きいため、封止部としてコンポジット材料を用いる際には母材の比率が低いことから、各封止部の母材の材料を同一とすることにより密着性を高めることができる。
また、前述したすべての実施形態及びその変形例は、半導体発光装置として、主に白色ＬＥＤ装置について説明したが、本発明は白色ＬＥＤ装置に限られず、微粒子が添加された封止材によりＬＥＤチップを封止する半導体発光装置に有効である。
なお、コンポジット材料を封止部として用いる際には、封止部が単層構造及び多層構造のいずれの場合においても、発光する光の透過量の減衰が少なくなる構成とすることが好ましい。但し、封止部の構成は、用途によって決定すればよく、第１０の実施形態のように演色性を制御する場合や、ＬＥＤチップが紫外線を含み、その紫外線を除去したい場合等においては、コンポジット材料によって該当する波長の光を減衰することになる。
コンポジット材料によって生じるレイリー散乱の程度は、微粒子のサイズ、微粒子の混合濃度又は封止部の厚さによって異なると共に、透過する光の波長によっても異なる。特に、短波長の光になるほど散乱の程度が大きくなるという特徴を有する。従って、採用するＬＥＤチップの発光波長又はコンポジット材料による封止部の構成によって、透過光量に影響が生じる場合もある。
封止部に用いるコンポジット材料が、半導体発光素子の発光波長において散乱度が０．３未満であるという条件で、発光した光の透過減衰量が少なくなり、従って、光取り出し効率が向上する。このとき、封止部の透過率におけるレイリー散乱成分は約２５％未満になる。
さらに好ましくは、散乱度を０．２以下とすると、光の透過減衰量がより少なくなるため、光取り出し効率が向上する。なお、このときの透過率のレイリー散乱成分は約２０％以下となる。特に、散乱度が０．１以下のときは、透過率のレイリー散乱成分は約１０％以下であり、さらに散乱度が０．０５以下であれば、透過率のレイリー散乱成分は５％以下程度となってほとんど透明であり、光の透過減衰量は問題とはならなくなる。
ここで、散乱度は、コンポジット材料部分のレイリー散乱消衰係数αとその厚さｔとの積αｔで表される値である。この散乱度の測定方法は、所定の厚さｔのコンポジット材料部分の透過率Ｔ（％）を測定し、その値から散乱度αｔ＝−ｌｎ（Ｔ／１００）で求めることができる。ここで、ｌｎは自然対数である。また、レイリー散乱消衰係数αは散乱度を厚さで除することにより求めることができる。レイリー散乱消衰係数αは、微粒子の粒径、屈折率又は混合量による材料組成によって決まる材料パラメータであり、このレイリー散乱消衰係数αの値を知ることにより、封止部の厚さ等のデバイスの光学設計を容易に行なうことができる。
ここで、第１の実施形態において記載した、本発明に利用可能な蛍光体の他の例を色ごとに列挙する。
ｉ．青色蛍光体
（１）ハロ燐酸塩蛍光体：（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体 ⇒ Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋
ｉｉ．青緑色蛍光体
（１）アルミン酸塩蛍光体：Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩蛍光体：Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋
ｉｉｉ．緑色蛍光体
（１）アルミン酸塩蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
（３）α−サイアロン蛍光体：Ｓｒ１．５Ａｌ３Ｓｉ９Ｎ１６：Ｅｕ２＋，Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ２＋
（４）β−サイアロン蛍光体：β−Ｓｉ３Ｎ４：Ｅｕ２＋
（５）酸窒化物蛍光体
オクソニトリドシリケート：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋
オクソニトリドアルミノシリケート：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ４ＡｌＯＮ７：Ｃｅ３＋，（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２−ｘＳｉｘＯ４−ｘＮｘ：Ｅｕ２＋（０＜ｘ＜２）
（６）窒化物蛍光体
ニトリドシリケート蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｃｅ３＋
（７）硫化物蛍光体
チオガレート：ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
（８）ガーネット蛍光体：Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋，ＢａＹ２ＳｉＡｌ４Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（９）酸化物蛍光体：ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋
ｉｖ．黄色蛍光体
（１）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋
（２）ガーネット蛍光体：（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｐｒ３＋
（３）硫化物蛍光体
チオガレート：ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
（４）α−サイアロン蛍光体：Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋，（０．７５（Ｃａ０．９Ｅｕ０．１）Ｏ・２．２５ＡｌＮ・３．２５Ｓｉ３Ｎ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ１．５Ａｌ３Ｓｉ９Ｎ１６：Ｅｕ２＋等）
ｖ．橙色蛍光体
（１）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
（２）ガーネット蛍光体：Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（３）α−サイアロン蛍光体：Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋
ｖｉ．赤色蛍光体
（１）硫化物蛍光体：（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ２＋，Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｓｍ３＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体：Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
（３）窒化物又は酸窒化物蛍光体：（Ｃａ、Ｓｒ）ＳｉＮ２：Ｅｕ２＋，（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，Ｓｒ２Ｓｉ５−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ：Ｅｕ２＋（０≦ｘ≦１）
なお、蛍光体に代えて、金属錯体、有機染料又は顔料等の波長変換材料も使うことができる。
また、透光性材料（蛍光体層、封止材）に添加する微粒子には、チクソ性（チキソトロピ）の向上、光散乱効果、封止材の屈折率の調整及び熱伝導性の向上等の効果を期待できる。微粒子には、金属化合物として、第１の実施形態に記載した以外に、例えば、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ若しくはＶ２Ｏ５、又はこれらの混合物を用いることができる。微粒子の中心粒径は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍである。
また、ＬＥＤチップ１２を実装する基板３１又は基台には、セラミックスとして、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ若しくはＣ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む混合物を用いることができる。また、金属として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ若しくはＡｕ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む合金を用いることができる。さらには、ガラスエポキシを用いることができる。
ケース材５１又は反射器８１に設ける反射層には、金属として、Ａｌの他に、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ若しくはＰｄ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む合金を用いることができる。
封止材１６ｄの母材１６ａには、樹脂として：エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂若しくはアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂又はこれらのうちの少なくとも２つを含む混合物を用いることができる。また、キャップガラスとして、石英又は耐熱硬質ガラスを用いることができる。封止ガラスとして、低融点ガラスを用いることができる。
ＬＥＤチップを封止する封止ガスには、窒素、アルゴン又は乾燥空気を用いることができる。
本発明は、長寿命で且つ高輝度なＬＥＤ等からなる半導体発光装置を得られ、発光素子が形成された半導体チップを樹脂封止によりパッケージ化した半導体発光装置等に有用である。
本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップ等の半導体チップをパッケージ化した半導体発光装置に関する。
近年、白色ＬＥＤ装置が実用化され、蛍光灯に替わる照明部品として注目を集めている。
窒化ガリウム（ＧａＮ）系の化合物半導体を用いた青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップが開発されたことが、白色ＬＥＤ装置の実用化に拍車をかけている。
青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップを用いて白色光を得る方法には、主に２つの方法がある（例えば、非特許文献１を参照。）。第１に、青色ＬＥＤチップから放射される青色光と、セリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）等の蛍光材を青色光により励起して得られる黄色光とにより白色光を得る方法がある。第２に、紫色域から紫外域で発光するＬＥＤチップから放射される光によって複数種類の蛍光材を励起して、赤色、緑色及び青色のいわゆる三原色の光により白色光を得る方法がある。蛍光材には、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（略称Ｐ２２−ＲＥ３）が、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（略称Ｐ２２−ＧＮ４）又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎ（略称ＬＰ−Ｇ３）が、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ（略称ＬＰ−Ｂ１）又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（略称ＬＰ−Ｂ４）がそれぞれ用いられる。
白色ＬＥＤ装置は、青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップと上述した蛍光材とを封止用樹脂材によりパッケージ化することにより実現される。パッケージの形態としては、代表的なものとしては、封止用樹脂材を砲弾型に形成する構成がある（例えば、非特許文献２を参照。）。
以下、砲弾型のパッケージ形状を持つ従来の白色ＬＥＤ装置について図４５を参照しながら説明する。
図４５に示すように、従来例に係る白色ＬＥＤ装置１００は、第１のリードフレーム１０１Ａの一方の端部にカップ状に設けられたダイパッド部の底面上に、青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップ１０２がＡｇペースト材又は絶縁ペースト材等のチップ固着用ペースト材１０３により固着されている。
ＬＥＤチップ１０２の上面には、第１の電極１０４Ａ及び第２の電極１０４Ｂが形成されている。第１の電極１０４Ａは第１のワイヤ１０５Ａを介在させて第１のリードフレーム１０１Ａと電気的に接続され、第２の電極１０４Ｂは第２のワイヤ１０５Ｂを介在させて、第１のリードフレーム１０１Ａと対をなす第２のリードフレーム１０１Ｂと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ１０２は、砲弾状に成型された樹脂材１０５によって封止されている。樹脂材１０５には、一般にエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等の可視光に対して透明な樹脂材料が用いられる。また、樹脂材１０５中には、上述の蛍光材１０６が混練されている（例えば、特許文献１を参照。）。
只友 一行、他著「三菱電線工業時報」第９９号、２００２年７月、第３５−４１頁 杉本 勝、他著「松下電工技報」第５３号、Ｎｏ．１、第４−９頁 特開２００４−７１９０８号公報 特開２００５−９３７２４号公報
しかしながら、前記従来の白色ＬＥＤ装置１００は、封止用の樹脂材１０５としてエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いた場合には以下のような問題が生じる。
エポキシ樹脂を用いた場合には黄変の問題がある。すなわち、ＬＥＤチップ１０２から放射される青色域から紫外域の光によってエポキシ樹脂が黄変し、白色ＬＥＤ装置１００からの発光輝度が低下したり、色調が変化したりする。このため、封止用の樹脂材１０５には耐光性及び耐熱性が要求される。
また、チップ固着用ペースト材１０３が樹脂からなる場合には、ＬＥＤチップ１０２からの放射光により、チップ固着用ペースト材１０３が変色して発光輝度が低下したり、強度が劣化したりしてしまうという問題もある。
さらには、外部から入射される紫外域の光によっても、半導体発光装置を構成する樹脂材１０５及び蛍光材１０６だけでなく、樹脂からなるチップ固着用ペースト材１０３が劣化してしまうという問題がある。
また、シリコーン樹脂はエポキシ樹脂と比較して光の屈折率が低いため、ＬＥＤチップ１０２からの放射光が全反射しやすくなって、ＬＥＤチップ１０２からの光取り出し効率が低くなるという問題がある（例えば、特許文献２を参照。）。
なお、エポキシ樹脂を用いる場合でも、エポキシ樹脂の屈折率はＬＥＤチップ（特にＧａＮ系半導体）の屈折率と比較すると非常に小さいため、光取り出し効率は十分とはいえない。
また、発光波長が青色域から紫外域で発光するＬＥＤチップに限らず、青色よりも発光波長が長いＬＥＤチップにおいても、その光取り出し効率が十分に高いとはいえない。
本発明は、前記従来の問題に鑑み、発光素子が形成された半導体チップを封止する封止材料の耐光性、耐熱性及び光取り出し効率の向上を図ることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光装置の封止部を構成する母材に発光波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含ませる構成とする。
具体的に、本発明に係る第１の半導体発光装置は、青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材と、蛍光材とを含むことを特徴とする。
第１の半導体発光装置によると、封止部の母材中に分散された粒子は無機材料よりなるため、該無機材料よりなる粒子を含めない場合と比べて封止部の耐光性及び耐熱性が向上する。その上、母材中に分散された粒子の実効粒径が半導体チップから放射される光の波長の４分の１以下であるため、封止部の透明性が損なわれない。すなわち、光取り出し効率が損なわれることがない。なお、粒子の大きさが光の波長よりも充分に小さいときは、無機粒子が分散されたコンポジット材料を、屈折率のばらつきがない均一な媒体とみなすことができる。また、粒子の粒径が光の波長の４分の１以下であれば、コンポジット材料中の光の散乱はレイリー散乱のみとなるので透光性が劣化することが少なくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は半導体チップの周囲を覆うように形成されていることが好ましい。
このようにすると、封止部の機械的強度が増すと共に、耐熱性が向上し封止部の剥離及びクラックが生じにくくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は半導体チップと接して形成されていることが好ましい。
このように、封止部と半導体チップとが接している場合においても、封止部の母材に粒子を含めない構成と比べて、封止部と半導体チップとの互いの熱膨張係数の差が小さくなるため、封止部の剥離及びクラックが生じにくくなる。
第１の半導体発光装置において、封止部は封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、蛍光材を含む第２の封止部とにより構成されていることが好ましい。
このように、半導体チップに比較的に近く、従って光密度が比較的に高い部分にコンポジット材料である封止材よりなる第１の封止部を配置することにより、半導体チップからの高い光取り出し効率を実現できると共に高い耐光性及び耐熱性を得ることができる。さらに、半導体チップから比較的に遠く、従って光密度が比較的に低い部分に、コンポジット材料よりも透明性が高く且つ蛍光材を含む第２の封止部を配置することにより、第２の封止部における光の透過性を向上できる。その結果、半導体発光装置からの光取り出し効率を向上させることができる。
第１の封止部がコンポジット材料からなる場合に、第１の封止部における半導体チップの少なくとも下方及び側方に設けられ、光を反射する反射部材をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、半導体チップ側の第１の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる粒子により、後述するように、青色域から紫外域のスペクトルが減衰し、相対的に赤色域等の短波長側のスペクトルが増大する。この現象を本願明細書においては、フィルタ効果と呼ぶ。これにより、平均演色評価指数（Ｒａ）が高くなり、また、色温度を下げることが可能となる。
さらにこの場合に、封止材は、透明性を有するペースト材により半導体チップを固着し且つ反射部材に保持された下地層であることが好ましい。
このように、下地層にコンポジット材料を用いても、半導体チップを固着するペースト材が透明であることから、下地層に含まれる粒子によるフィルタ効果によって、平均演色評価指数（Ｒａ）が高くなり、また、色温度を下げることが可能となる。
また、第１の半導体発光装置において、封止部は、封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、第２の封止部とにより構成されており、粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなることが好ましい。
このようにすると、第１の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる紫外域の光を吸収する粒子により、樹脂等からなる封止材の紫外光による劣化を抑制することができる。
また、第１の半導体発光装置において、封止部は、蛍光材を含む第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され封止材よりなる第２の封止部とにより構成されていることが好ましい。
このようにすると、第１の封止部の外側に形成された第２の封止部を構成するコンポジット材料に含まれる粒子により、青色域から紫外域のスペクトルが減衰し、相対的に赤色域等の短波長側のスペクトルが増大するフィルタ効果を得ることができる。これにより、平均演色評価指数（Ｒａ）を向上し、また、色温度を下げることが可能となる。
本発明に係る第２の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、半導体チップを覆う第１の封止部と該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、第１の封止部における光の波長に対する第１の屈折率は、第２の封止部における光の波長に対する第２の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
第２の半導体発光装置によると、封止部は、第１の半導体発光装置と同様に、母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むため、封止部の耐光性及び耐熱性が向上すると共に、封止部の透明性が損なわれることがない。その上、第１の封止部における光の波長に対する第１の屈折率は、第２の封止部における光の波長に対する第２の屈折率よりも大きいため、封止部全体の屈折率は半導体チップ側の内側領域で高く且つその外側領域で低くなる。従って、外側領域の低い屈折率により、半導体チップからの出射光の全反射が低減されるため、光の取り出し効率が向上する。
第２の半導体発光装置において、第１の封止部に含まれる粒子と、第２の封止部に含まれる粒子とは、組成が異なることが好ましい。
このように、例えば第２の封止部に含まれる粒子よりも屈折率が大きい組成の粒子を第１の封止部に含めれば、第２の封止部よりも第１の封止部の屈折率を確実に大きくすることができる。
また、第２の半導体発光装置において、第１の封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合は、第２の封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合よりも高いことが好ましい。
このようにすると、第２の封止部よりも第１の封止部の屈折率を確実に大きくすることができる。
本発明に係る第３の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、光の波長に対する屈折率が半導体チップに近い内側領域から外側領域に向けて小さくなるように設定されていることを特徴とする。
第３の半導体発光装置によると、封止部は、第１の半導体発光装置と同様に、母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むため、封止部の耐光性及び耐熱性が向上すると共に、封止部の透明性が損なわれることがない。その上、光の波長に対する屈折率が半導体チップに近い内側領域から外側領域に向けて小さくなるように設定されているため、封止部全体の屈折率は半導体チップ側の内側領域で高く且つその外側領域で低くなる。従って、外側領域の低い屈折率により、半導体チップからの出射光の全反射が低減されるため、光の取り出し効率が向上する。
第３の半導体発光装置において、封止部における粒子のコンポジット材料に占める割合は、半導体チップに近い内側領域がその外側領域と比べて高いことが好ましい。
このようにすると、封止部における外側領域よりも内側領域の屈折率を確実に大きくすることができる。
また、第３の半導体発光装置において、封止部に含まれる粒子は、封止部の内側に含まれる粒子の組成と封止部の外側に含まれる粒子の組成とが異なることが好ましい。
このように、例えば封止部の外側領域に含まれる粒子よりも屈折率が大きい組成の粒子を封止部の内側領域に含めれば、封止部における外側領域よりも内側領域の屈折率を確実に大きくすることができる。
第４の半導体発光装置は、光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、封止部は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、半導体チップを覆う第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、第２の封止部は、粒子として紫外域の光を吸収する材料よりなる粒子を含むことを特徴とする。
第４の半導体発光装置によると、第２の封止部は、粒子として紫外域の光を吸収する材料よりなる粒子を含むため、半導体チップから放出される光に紫外域の波長成分を含む場合に、不要な紫外光の放出を抑制することができる。また、外部から入射される紫外光に対しても、第２の封止部に添加された粒子に吸収されるため、封止材等の劣化を防止することができる。
第４の半導体発光装置において、第２の封止部は、半導体チップの上方、下方及び側方を覆うように形成されていることが好ましい。
第５の半導体発光装置は、青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部と、半導体チップを保持する保持材と、半導体チップと保持材とを固着する透明性を有するペースト材とを備え、ペースト材は、母材及び該母材中に分散され母材の内部での光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなり、粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなることを特徴とする。
第５の半導体発光装置によると、半導体チップと保持材とを固着する透明性を有するペースト材は、無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなり、該粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなるため、ペースト材の紫外光による劣化と変色による発光輝度の低下とを抑制できる。また、ペースト材が透明であるため、半導体チップからの放出される光をペースト材を通して外部に出力することができるので、光の取り出し効率が向上する。また、コンポジット材料からなるペースト材により、半導体チップから生じる熱の保持材への放熱性が向上する。
第２又は第３の半導体発光装置において、封止部は蛍光材を含むことが好ましい。
このようにすると、半導体チップからの出射光が青色域又は紫外域の光である場合に、蛍光材を励起して白色光を得ることができる。
第１〜第３の半導体発光装置において、粒子は無機化合物よりなることが好ましい。
このようにすると、耐光性、耐熱性又は機械強度の向上のための材料選択の幅を広げることができる。
第１〜第３の半導体発光装置において、母材は樹脂材料よりなることが好ましい。
このようにすると、封止部の成型性が向上する。
この場合に、樹脂材料は無機高分子材料であることが好ましい。このようにすると、耐光性及び耐熱性を向上させやすくなる。
また、この場合に、樹脂材料は有機高分子材料であることが好ましい。このようにすると、成型性を向上させやすくなる。
第１〜第３の半導体発光装置において、母材は可視光に対して透明な材料よりなることが好ましい。
このようにすると、封止部の透明性がさらに向上するため、光取り出し効率がより向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、コンポジット材料は可視光に対して透明であることが好ましい。
このようにすると、封止部の透明性がさらに向上するため、光取り出し効率がより向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、光の波長に対する粒子の屈折率は光の波長に対する母材の屈折率よりも大きく、且つ半導体チップの屈折率と同等かそれ以下であることが好ましい。
このようにすると、封止部の屈折率が粒子を添加しない場合と比べて高くなるため、光取り出し効率がさらに向上する。
第１〜第３の半導体発光装置において、粒子のコンポジット材料に占める割合は５体積％以上且つ６０体積％以下であることが好ましい。
このようにすると、コンポジット材料の透明性を十分に確保しつつ、その耐光性及び耐熱性が向上させることができる。なお、粒子のコンポジット材料に占める割合は１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましく、２０体積％以下且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
第１又は第３の半導体発光装置において、封止部は外形が半球状であることが好ましい。
このようにすると、半導体チップからの出射光の全反射の抑制効果を高めることができる。
また、第１又は第３の半導体発光装置において、封止部は断面の外形が四角形状であることが好ましい。
このようにすると、コンポジット材料からなる封止材を印刷法等により塗布することができ、形成が容易となる。また、上面が平面で構成されるため、デバイスとして扱いやすくなる。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部は、外形が半球状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部は断面の外形が四角形状であり、第２の封止部は外形が半球状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部は、断面の外形が四角形状であることが好ましい。
第１の半導体発光装置が第１の封止部及び第２の封止部を有する場合又は第３の半導体発光装置において、第１の封止部は外形が半球状であり、第２の封止部は断面の外形が四角形状であることが好ましい。
第１〜第３の半導体発光装置は、封止部における半導体チップの側方の領域に設けられ、光を反射する反射部材をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、光取り出し効率がさらに向上する。
この場合に、封止部はその断面形状が下方に狭く上方に広い逆テーパ状を有していることが好ましい。
本発明の半導体発光装置によると、長寿命で且つ高輝度な白色ＬＥＤ等の半導体発光装置を実現できる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。図１に示すように、第１の実施形態に係る白色ＬＥＤ装置１０は、第１のリードフレーム１１Ａの上端部にカップ状に設けられたダイパッド部の底面上にＬＥＤチップ１２がＡｇペースト材又は絶縁ペースト材等のチップ固着用ペースト材１３によって固着されて保持されている。
ＬＥＤチップ１２には、例えばＧａＮ系の化合物半導体よりなり、青色域から紫外域の波長を有する光を放出するＬＥＤチップを用いる。
ＬＥＤチップ１２の上面には、第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂが形成されている。第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリードフレーム１１Ａと電気的に接続されると共に、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて、第１のリードフレーム１１Ａと対をなす第２のリードフレーム１１Ｂと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリードフレーム１１Ａのダイパッド部及び第２のリードフレーム１１Ｂの上端部を含むように砲弾状に成型された封止部１６により封止されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
ＬＥＤチップ１２から放射された青色域から紫外域の波長を有する光（以下、放射光と呼ぶ。）は、封止部１６の放射経路上に位置する蛍光材１６ｃを励起する。この励起光と放射光とが混色されることにより、又は複数色の励起光同士が混色されることにより、白色ＬＥＤ装置１０から白色光が得られる。
図２に封止部１６の一部を拡大して示す。図２に示すように、無機材料よりなる微粒子１６ｂは、１次微粒子１６ｂ１と該１次微粒子１６ｂ１が凝縮してなる複合微粒子１６ｂ２とを含む。従って、微粒子１６ｂが母材１６ａ中に均一に分散されているとは、１次微粒子１６ｂ１及び複合微粒子１６ｂ２が位置によらず、実質的に均一に分散していることを意味する。
母材１６ａには、例えば、可視光に対して透明な材料であるエポキシ樹脂、アクリル樹脂又はシクロオレフィン樹脂等の有機高分子材料よりなる樹脂材、又はシリコーン樹脂等の無機高分子材料よりなる樹脂材を用いることができる。
ここで、微粒子１６ｂの実効粒径は、ＬＥＤチップ１２からの放射光の波長、すなわち母材１６ａ中における波長の４分の１以下に設定されている。
例えば、ＬＥＤチップ１２からの放射光の波長が空気中で４００ｎｍであって、母材１６ａがエポキシ樹脂とすると、該エポキシ樹脂の屈折率は約１．５であることから、母材１６ａ中における放射光の波長は２６７ｎｍとなる。従って、微粒子１６ｂの実効粒径を６７ｎｍ以下とすれば、母材１６ａ内での波長の４分の１以下に設定できる。
なお、微粒子１６ｂの実効粒径は、母材１６ａ中における波長の４分の１以下に限られず、１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下に設定すれば、本発明の効果を得ることができる。好ましくは、青色域から紫外域の波長を有する放射光において、より十分な透明性を有するためには、微粒子１６ｂの実効粒径を１ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下とすればよい。
この際に、微粒子の粒径が１ｎｍ未満になると、量子的な効果が発現する材質では蛍光を生じる場合などがあり、特性に影響を及ぼす場合がある。なお、母材１６ａに添加された微粒子１６ｂの粒径及び実効粒径は、電子顕微鏡等により確認することができる。
ところで、１次微粒子１６ｂ１の粒径は、１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下が好ましく、実質的な実効粒径を１ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下とすればより好ましい。なお、１次微粒子１６ｂ１の実効粒径の値は、溶液中での粒度分布計による粒径測定の他に、粉末でのガス吸着法による粒径測定、又は電子顕微鏡により観察した粒径測定により得ることができる。
さらに好ましくは、１次微粒子が１６ｂ１の平均粒径が１ｎｍ以上且つ１０ｎｍ以下であり、そのほとんどが凝集することなく均質に分散している状態であれば、レイリー散乱をより低減して十分な透明性を有するため好ましい。この状態は、コンポジット材料を透過型電子顕微鏡によって観察することによって、その均質な分散を確認できる。
ここで、実効粒径について図３を用いて説明する。図３において、横軸は微粒子１６ｂの粒径を表わし、左側の縦軸は縦軸の粒径に対する微粒子１６ｂの頻度を表わし、右側の縦軸は粒径の累積頻度を表わしている。実効粒径とは、微粒子１６ｂの全体のうち、その粒度頻度分布において累積頻度が５０％となる粒径を中心粒径（メジアン径：ｄ５０）とし、その中心粒径を中心として累積頻度が５０％の範囲Ａにある粒径範囲Ｂをさす。１次微粒子１６ｂ１の実効粒径についても同様である。実効粒径の値を精度良く求めるには、例えば、２００個以上の微粒子１６ｂ又は１次微粒子１６ｂ１を対象とすればよい。
微粒子１６ｂには、例えば無機酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素化合物及び硫化物の群から選ばれる少なくとも１種類の無機材料を用いればよい。
無機酸化物には、酸化チタン（屈折率：２．２〜２．５）、酸化タンタル（屈折率２．０〜２．３）、酸化ニオブ（屈折率２．１〜２．３）、酸化タングステン（屈折率２．２）、酸化ジルコニウム（屈折率２．１）、酸化亜鉛（屈折率１．９〜２．０）、酸化インジウム（屈折率２．０）、酸化スズ（屈折率２．０）、酸化ハフニウム（屈折率２．０）、酸化イットリウム（屈折率１．９）、酸化シリコン（屈折率１．４〜１．５）又は酸化アルミニウム（屈折率１．７〜１．８）等を用いることができる。また、これらの複合無機酸化物を用いることもできる。金属窒化物には、窒化シリコン（屈折率１．９〜２．０）等が挙げられる。金属炭化物には、炭化シリコン（屈折率２．６）等が挙げられる。炭素化合物には、炭素単体ではあるが、ダイヤモンド（屈折率３．０）又はダイヤモンド・ライク・カーボン（屈折率３．０）等の透光性を有する無機材料が挙げられる。また、硫化物には、硫化銅又は硫化スズ等が挙げられる。なお、各無機材料名に付した屈折率は、ＬＥＤチップ１２からの放射光すなわち青色光域から紫外域までの波長を持つ放射光に対する屈折率を示している。
さらに、微粒子１６ｂには、封止材１６ｄを高屈折率化するための無機化合物として、上述した酸化チタン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１つの酸化物を主成分とする無機粒子を用いることができる。これらの無機粒子は、市販品の種類が多く、入手しやすいという利点がある。
但し、注意すべきこととして、酸化チタンのように紫外線によって光触媒作用を発現しやすい無機化合物については、強い光触媒作用を有するアナターゼ結晶構造ではなく、ルチル結晶構造を持つ化合物を用いるか、非晶質又は微粒子の表面に酸化シリコン（ＳｉＯ２ ）又は酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）等の光触媒作用が不活性な無機化合物により微粒子の表面が修飾された材料を用いる必要がある。
コンポジット材料よりなる封止材１６ｄに占める微粒子１６ｂの割合は、５体積％以上且つ６０体積％以下が好ましい。微粒子１６ｂの割合が高くなり過ぎると、封止材１６ｄの透明性が低下し、逆に、微粒子１６ｂの割合が低くなり過ぎると、微粒子１６ｂを添加する効果が小さくなる。
図４に、例えば、母材１６ａの材料として、屈折率がそれぞれ１．４、１．５及び１．６の材料を用い、微粒子１６ｂの材料として酸化チタン（ＴｉＯ２ ）（屈折率２．４）を用いた場合において、コンポジット材料よりなる封止材１６ｄに占める微粒子１６ｂの割合に対する該コンポジット材料の屈折率ｎｃの変化を計算した結果を示す。計算は以下の式（１）（Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｇａｒｎｅｔｔの理論）を用いて行なった。なお、コンポジット材料の屈折率とは、コンポジット材料を１つの屈折率を有する媒体とみなしたときの実効的な屈折率をいう。
ｎｃ ２＝ｎ２ ２×｛ｎ１ ２＋２ｎ２ ２＋２Ｐ１（ｎ１ ２−ｎ２ ２）｝
／｛ｎ１ ２＋２ｎ２ ２−Ｐ１（ｎ１ ２−ｎ２ ２）｝ ………（１）
ここで、ｎｃはコンポジット材料の屈折率であり、ｎ１は微粒子１６ｂの屈折率であり、ｎ２は母材１６ａの屈折率であり、Ｐ１はコンポジット材料に占める微粒子１６ｂの割合（体積比）である。
図４から、コンポジット材料の屈折率を１．８以上とするには、母材１６ａの屈折率が１．４、１．５及び１．６の場合には、コンポジット材料に占める微粒子１６ｂの割合をそれぞれ、４６体積％、３７体積％及び２８体積％とすればよいことが分かる。ここで、一般的な光学樹脂の屈折率の値は１．４から１．７の範囲であるため、屈折率の値を１．７を超えて１．８以上とすることは、光学樹脂のみでは実現が極めて難しい。従って、母材１６ａに用いる材質と微粒子１６ｂの材質とによって有効範囲は異なるものの、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合は５体積％以上且つ６０体積％以下とすることが好ましい。また、１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましい。さらに、屈折率１．４から１．５５の範囲の汎用的な光学樹脂を母材１６ａとして用いた場合には、おおよそ２０体積％以下且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
蛍光材１６ｃの材料には、ＬＥＤチップ１２が青色の放射光を出力する場合には、黄色光を得られるＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光材を用いればよい。また、紫色域から紫外域の放射光を出力する場合には、蛍光材１６ｃとして複数種類の蛍光材を用いる。具体的には、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎを、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕをそれぞれ用いることができる。
第１の実施形態に係る半導体発光装置によると、封止部１６を構成する封止材１６ｄ中に無機材料よりなる微粒子１６ｂを均一に分散するように添加しているため、微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上する。また、分散された微粒子１６ｂの実効粒径がＬＥＤチップ１２（半導体チップ）から放射される放射光の波長の４分の１以下に設定されているため、封止部１６の透明性が損なわれず、従って、光取り出し効率が損なわれことがない。
さらに、微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて、封止部１６とＬＥＤチップ１２との間の熱膨張係数の差が小さくなるため、封止部１６がＬＥＤチップ１２から剥離したり、封止部１６（封止材１６ｄ）にクラックが生じたりしにくくなる。
また、封止部１６における放射光に対する屈折率が微粒子１６ｂを添加しない場合と比べて高くなるため、光取り出し効率がさらに向上する。
なお、封止部１６に添加する微粒子１６ｂに、紫外域の光を吸収可能な酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ２ ）又は酸化セリウム（ＣｅＯ２ ）を用いると、封止材１６ｄの母材１６ａがエポキシ樹脂等の有機高分子材料からなる場合に、紫外光による変色を抑制することができる。
さらに、チップ固着用ペースト材１３に透明性を持たせると、該チップ固着用ペースト材１３にはＬＥＤチップ１２からの放射光が吸収されないため、光取り出し効率が向上する。なお、透明性を有するチップ固着用ペースト材１３は、例えばエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を主成分とする透明なペースト材、低融点ガラス材又はシロキサン結合を有する化合物を触媒で反応させる第１工程と、該第１工程における反応物を加水分解及び脱水縮合反応させる第２工程と、該第２工程の生成物を乾燥させることにより得られる低温硬化ガラス材に、紫外光を吸収する微粒子１６ｂを添加してコンポジット材とすると得ることができる。
また、チップ固着用ペースト材１３に微粒子１６ｂを添加することにより、該チップ固着用ペースト材１３の放熱性が向上すると共に、微粒子１６ｂが紫外光を吸収するため、チップ固着用ペースト材１３の耐光性（耐ＵＶ性）も向上する。
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図５は本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図５に示すように、第２の実施形態に係る半導体発光装置２０は、封止部２６が、第１のリードフレーム１１Ａのダイパッド部上に保持されたＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを含む第１のリードフレーム１１Ａ及び第２のリードフレーム１１Ｂの各上端部を砲弾状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、第１の実施形態に係る微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材２５により構成されている。樹脂材２５の材料には、第１の実施形態に係る母材１６ａと同一の材料を用いればよい。
第２の実施形態に係る半導体発光装置２０によると、ＬＥＤチップ１２の近くで光密度が比較的に高い部分に、コンポジット材料からなる封止材１６ｄよりなる第１の封止部２６Ａを設けることにより、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２からの高い光取り出し効率を実現できると共に、高い耐光性及び耐熱性が得られる。
また、ＬＥＤチップ１２から離れた位置で光密度が比較的に低い部分に、封止材１６ｄよりも透明性が高い樹脂材２５よりなる第２の封止部２６Ｂを第１の封止部２６Ａを覆うように設けることにより、第２の封止部２６Ｂにおける光の透過性を向上することができる。その結果、半導体発光装置２０からの光取り出し効率を向上させることができる。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光が、青色域の波長よりも長い場合に、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂに、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウムを用いると、第１の封止部２６Ａを構成する母材１６ａの紫外光による劣化を抑制することができる。その結果、母材１６ａには、透明性に優れるものの、紫外光により黄変し易い例えばエポキシ樹脂を用いることができるようになる。
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図６は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図６に示すように、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０は、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に実装されている。
具体的には、ＬＥＤチップ１２は、第１の配線３２Ａ上にチップ固着用ペースト材１３により固着されており、ＬＥＤチップ１２の上面に形成された第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１の配線３２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２の配線３２Ｂと電気的に接続されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとそれぞれ電気的に接続されたＬＥＤチップ１２は、プリント配線基板上において、封止部１６によりその周囲を封止されている。
なお、第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂは、例えばめっき法により銅（Ｃｕ）薄膜からなる配線を基板３１上に形成し、形成した配線の上にめっき法によりニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とを順次成膜することにより形成できる。
このように、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０は、プリント配線基板上にＬＥＤチップ１２を実装した後に、母材１６ａと微粒子１６ｂとを含むコンポジット材料と蛍光材１６ｃとを混合してなる材料をトランスファーモールドすることにより実現される。
これにより、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０においても、第１の実施形態に係る半導体発光装置１０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図７は本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図７に示すように、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるフリップチップ実装（フェイスダウン）法により実装されている。
具体的には、ＬＥＤチップ１２に形成され、基板３１とそれぞれ対向する第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のバンプ４１Ａを介在させて第１の配線３２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のバンプ４１Ｂを介在させて第２の配線３２Ｂと電気的に接続されている。
第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとそれぞれ電気的に接続されたＬＥＤチップ１２は、プリント配線基板上において、封止部１６によりその周囲を封止されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
なお、第１のバンプ４１Ａ及び第２のバンプ４１Ｂの構成材料には、例えば金（Ａｕ）を用いることができる。
このように、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、プリント配線基板上にＬＥＤチップ１２をフリップチップ実装した後に、母材１６ａと微粒子１６ｂとを含むコンポジット材料と蛍光材１６ｃとを混合してなる材料をトランスファーモールドすることにより実現される。
従って、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０においても、第１の実施形態及び第３の実施形態に係る半導体発光装置１０、３０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
また、第４の実施形態に係る半導体発光装置４０は、ＬＥＤチップ１２とプリント配線基板との電気的な接続にワイヤではなくバンプを用いているため、第３の実施形態に係る半導体発光装置３０と比較して、薄型化を実現できる。
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図８は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図８に示すように、第５の実施形態に係る半導体発光装置５０は、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。ケース材５１は、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂがインサート形成されている。なお、可視光に対する反射を考えると、白色の耐熱性樹脂材を用いることが好ましい。
第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂは、ケース材５１の凹部の５１ａの底面から露出しており、ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの露出した領域上にチップ固着用ペースト材１３により固着されている。
ＬＥＤチップ１２の上面に形成された第１の電極１４Ａ及び第２の電極１４Ｂのうち、第１の電極１４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続され、第２の電極１４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続されている。
第５の実施形態においては、ケース材５１の凹部５１ａの底面上に固着されたＬＥＤチップ１２を、封止部１６によってケース材５１の凹部５１ａを充填することにより封止している。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。
なお、ここでは、第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂのうち、ケース材５１の外部部分は、いわゆるガルウィング(Ｇｕｌｌ Ｗｉｎｇ：ＧＷ）型の端子形状）としている。但し、各リード５２Ａ、５２Ｂの外側の形状はＧＷ型に限られず、Ｊ字形状となるように成型してもよい。
このように、第５の実施形態に係る半導体発光装置５０においても、第１の実施形態、第３の実施形態及び第４の実施形態に係る半導体発光装置１０、３０、４０と同様に、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率が向上するという効果を得ることができる。
なお、第３、第４及び第５の各実施形態に係る封止部１６に代えて、第２の実施形態に係る第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのように、ＬＥＤチップ１２を無機材料よりなる微粒子１６ｂを含む封止材１６ｄにより直接に覆い、この封止材１６ｄを蛍光材１６ｃを含む母材１６ａにより覆う構成としてもよい。
また、第１〜第５の各実施形態において、コンポジット材料と半導体チップとの間の少なくとも一部に所定の空間を設けてもよい。
図９（ａ）は第５の実施形態に係る半導体発光装置５０におけるＬＥＤチップ１２を構成する基板の材料ごとにシミュレーションにより求めた、封止部１６の屈折率と出射光の全光束の変化率との関係を示し、図９（ｂ）は同様のシミュレーションにより求めた、封止部１６の屈折率と全光束との関係を示している。ここで、シミュレーションに用いた基板材料は［表１］の通りである。また、［表１］に示す各基板材料ごとの屈折率は、可視光領域での各基材の代表的な値である。
Figure 2007018039
図９（ａ）及び図９（ｂ）から分かるように、封止部１６の屈折率は１．２以上且つ２．５以下が好ましい。また、基板材料に屈折率が２．０よりも大きい酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を用いる場合には、封止部１６の屈折率は１．４以上且つ２．２以下が好ましく、さらには、１．６以上且つ２．０以下が好ましい。
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１０は本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図６に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図１０に示すように、第６の実施形態に係る半導体発光装置３０Ａは、第３の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。ここで、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂを構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第６の実施形態においては、第１の微粒子１６ｂの屈折率は、第２の微粒子１７ｂの屈折率よりも大きい材料が選択される。
ところで、ＬＥＤチップ１２が、結晶成長用の基板（エピタキシャル基板）を含め、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる場合は、［表１］に示したように、ＧａＮの屈折率は約２．５であり、微粒子を添加することにより、封止部の屈折率を最も取り出し効率が高い１．８程度に設定したとしても、該封止部の屈折率と空気の屈折率との差は大きい。
そこで、第６実施形態においては、ＬＥＤチップ１２に近い第１の封止部２６Ａの屈折率の値を、ＬＥＤチップ１２から遠い第２の封止部２６Ｂの屈折率の値よりも大きくしている。具体的には、第２の封止部２６Ｂに添加する第２の微粒子１７ｂとして、第１の封止部２６Ａに添加する第１の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料を用いている。
この構成により、空気と接する第２の封止部２６Ｂの屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるため、第２の封止部２６Ｂの屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、第２の封止部２６Ｂの空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部２６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、第６の実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの外形状を共に、例えばポッティング法により半球状としているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、ここでは、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、蛍光材１６ｃはいずれか一方にのみ添加してもよい。
（第６の実施形態の第１変形例）
図１１は本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１１に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置３０Ｂは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができるため、生産性が向上する。
（第６の実施形態の第２変形例）
図１２は本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１２に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置３０Ｃは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部を覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を共に四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができ、また、第２の封止部２６Ｂはトランスファーモールド法により形成できるため、生産性が向上する。その上、封止部２６の上面が平坦となるため、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第６の実施形態の第３変形例）
図１３は本発明の第６の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１３に示すように、第３変形例に係る半導体発光装置３０Ｄは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、半球状の外形を持つ第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、平坦な上面を持つ第２の封止部２６Ｂにより、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第６の実施形態の第４変形例）
図１４は本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１４に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ａは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａ及び該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面形状は、共に四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なうことによって、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封止部２６を第１の微粒子１６ｂ及び第２の微粒子１７ｂによる屈折率差を設ける構成だけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、第１の封止部２６Ａの形成に印刷法を用いる場合で、ケース材５１の凹部５１ａの底面上に直接に印刷できない場合には、例えば、サブマウント材の上にあらかじめＬＥＤチップ１２を実装しておき、第１の封止部２６Ａを印刷法により形成した後、該サブマウント材をケース材５１の底面上に実装すればよい。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置５０Ａにおいて、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの各屈折率と光取り出し効率との関係をシミュレーションにより求めた結果を示す。ここで、図１５（ａ）はＬＥＤチップ１２を構成する基板材料にＧａＮを用いた場合であり、図１５（ｂ）は基板材料にサファイアを用いた場合である。ここで、第１の封止部２６Ａの厚さは５００μｍとし、第２の封止部２６Ｂの厚さは２００μｍとしている。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）から分かるように、ＬＥＤチップ１２の基板にＧａＮを用いた場合は、第１の封止部２６Ａの屈折率が大きい程、光取り出し効率は高くなり、ＬＥＤチップ１２の基板にサファイアを用いた場合は、第１の封止部２６Ａの屈折率の変化の影響は小さい。
また、基板がＧａＮであってもサファイアであっても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が小さい程、光取り出し効率は高くなるが、第１の封止部２６Ａの屈折率の変化に対する光取り出し効率の変化率は小さくなる。
（第６の実施形態の第５変形例）
図１６は本発明の第６の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１６に示すように、第５変形例に係る半導体発光装置５０Ｂは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、外形が半球状の第１の封止部２６Ａにより反射が低減されると共に、ケース材５１により光取り出し効率が向上する。
（第６の実施形態の第６変形例）
図１７は本発明の第６の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図１７に示すように、第６変形例に係る半導体発光装置５０Ｃは、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄを、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしている。すなわち、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの添加濃度を、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの添加濃度よりも小さくしている。ここで、添加濃度に差を設けるには、濃度勾配を持たせてもよく、また、段階的に変化させてもよい。
このようにしても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が、第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる。
なお、本変形例においては、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとに同一組成の無機材料を用いて、添加濃度のみを変更したが、これに代えて、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる限りにおいて、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとの組成及び濃度を変えてもよい。
また、図１７にはＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とした場合を示したが、第６の実施形態の第４変形例で説明した図１４と同様に第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としてもよい。
また、第６の実施形態及び第６の実施形態の第１〜第３変形例においても、本変形例と同様に、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１７ｄを微粒子１６ｄに置き換え、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｄと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしてもよい。
（第６の実施形態の第７変形例）
第６の実施形態及び各変形例においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、いずれか一方でもよい。
図１８に示す第７変形例に係る半導体発光装置５０Ｄは、ＬＥＤチップ１２として、例えば緑色光を発光可能なリン化ガリウム（ＧａＰ）系半導体を用いており、この場合には、封止部２６に蛍光材１６ｃを添加する必要はない。
ＬＥＤチップ１２に、ＧａＰ系半導体を用いる場合には、第１の電極１４Ａと第２の電極１４ＢとはＬＥＤチップ１２の下面と上面にそれぞれ対向して形成される。第１の電極１４ＡはＡｇペースト材等の導電性を有するチップ固着用ペースト材１３を介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続されると共に、第２の電極１４Ｂはワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続される。
なお、第６の実施形態及びその変形例においては、封止部２６を第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部１６Ｂの２層構造としたが、２層構造に限られず、３層以上の積層構造としてもよい。但し、３層以上の積層構造とする場合には、ＬＥＤチップ１２から離れるにつれて、各封止部の屈折率を低減させる必要がある。
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図１９は本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図１９に示すように、第７の実施形態に係る半導体発光装置４０Ａは、第４の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させることにより、フリップチップ実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。ここで、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂを構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第１の微粒子１６ｂの屈折率は、第２の微粒子１７ｂの屈折率よりも大きい材料を選択する必要がある。
これにより、第７実施形態においても、第６の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２に近い内側の第１の封止部２６Ａの屈折率の値が、ＬＥＤチップ１２から遠い外側の第２の封止部２６Ｂの屈折率の値よりも大きくなる。
すなわち、この構成により、空気と接する第２の封止部２６Ｂの屈折率が、ＬＥＤチップと接する第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるため、第２の封止部２６Ｂの屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、第２の封止部２６Ｂの空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、本実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、第７の実施形態においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも、蛍光材１６ｃを添加しているが、蛍光材１６ｃはいずれか一方にのみ添加してもよい。
（第７の実施形態の第１変形例）
図２０は本発明の第７の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２０に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置４０Ｂは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができるため、生産性が向上する。
（第７の実施形態の第２変形例）
図２１は本発明の第７の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２１に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置４０Ｃは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部を覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を共に四角形状としている。
これにより、第１の封止部２６Ａは封止材１６ｄの形成法として、印刷法を用いることができ、また、第２の封止部２６Ｂはトランスファーモールド法により形成できるため、生産性が向上する。その上、封止部２６の上面が平坦となるため、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第７の実施形態の第３変形例）
図２２は本発明の第７の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２２に示すように、第３変形例に係る半導体発光装置４０Ｄは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、半球状の外形を持つ第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、平坦な上面を持つ第２の封止部２６Ｂにより、デバイスとしての扱いが容易となる。
（第７の実施形態の第４変形例）
図２３は本発明の第７の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２３に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置６０は、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップチップ実装されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａ及び該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部の断面形状は、共に四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封止部２６を第１の微粒子１６ｂ及び第２の微粒子１７ｂによる屈折率差を設ける構成だけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
（第７の実施形態の第５変形例）
図２４は本発明の第７の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２４に示すように、第５変形例に係る半導体発光装置６０Ａは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に、サブマウント材５３を介在させてフリップチップ実装されている。
ＬＥＤチップ１２は、上面に少なくとも第１のサブマウント電極５４Ａ及び第２のサブマウント電極５４が形成された、例えばセラミックスからなるサブマウント材５３の上にフリップチップ実装されている。
具体的には、第１の封止部２６Ａは、印刷法によりＬＥＤチップ１２を覆うように形成されている。第１の封止部２６Ａに封止されたＬＥＤチップ１２を有するサブマウント材５３は、ケース材５１の底面上に実装され、サブマウント材５３の上面に形成された第１のサブマウント電極５４Ａ及び第２のサブマウント電極５４Ｂのうち、第１のサブマウント電極５４Ａは第１のワイヤ１５Ａを介在させて第１のリード５２Ａと電気的に接続され、第２のサブマウント電極５４Ｂは第２のワイヤ１５Ｂを介在させて第２のリード５２Ｂと電気的に接続されている。
なお、サブマウント材５３に、ツェナーダイオードを用いてもよい。
また、図２４には第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状とした場合を示したが、第１の封止部２６Ａの外形状を半球状としてもよい。
（第７の実施形態の第６変形例）
図２５は本発明の第７の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２５に示すように、第６変形例に係る半導体発光装置６０Ｂは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップチップ実装されて固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とし、該第１の封止部２６Ａを覆う第２の封止部２６Ｂの断面の外形状を四角形状としている。
これにより、外形が半球状の第１の封止部２６Ａにより全反射が低減されると共に、ケース材５１により光取り出し効率が向上する。
（第７の実施形態の第７変形例）
図２６は本発明の第７の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２６に示すように、第７変形例に係る半導体発光装置６０Ｃは、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂを、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしている。すなわち、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの添加濃度を、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの添加濃度よりも小さくしている。ここで、添加濃度に差を設けるには、濃度勾配を持たせてもよく、また、段階的に変化させてもよい。
このようにしても、第２の封止部２６Ｂの屈折率が、第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる。
なお、本変形例においては、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとに同一組成の無機材料を用いて、その添加濃度のみを変更したが、これに代えて、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなる限りにおいて、第１の封止部２６Ａに添加する微粒子１６ｂと第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとの組成及び濃度を変えてもよい。
また、図２６にはＬＥＤチップ１２を直接に覆う第１の封止部２６Ａの外形状を半球状とした場合を示したが、第７の実施形態の第４変形例で説明した図２３と同様に第１の封止部２６Ａの断面の外形状を四角形状としてもよい。
また、第７の実施形態及び第７の実施形態の第１〜第３、第５変形例においても、本変形例と同様に、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１７ｂを微粒子１６ｂに置き換えて、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしてもよい。
第７の実施形態及び各変形例においては、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂのいずれにも蛍光材１６ｃを添加しているが、いずれか一方でもよい。
なお、第７の実施形態及びその変形例においては、封止部２６を第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部１６Ｂの２層構造としたが、２層構造に限られず、３層以上の積層構造としてもよい。但し、３層以上の積層構造とする場合には、ＬＥＤチップ１２から離れるにつれて、各封止部の屈折率を低減させる必要がある。
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図２７は本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図６に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図２７に示すように、第８の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｅは、第３の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第８の実施形態においては、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合を、ＬＥＤチップ１２に近い内側領域がその外側領域と比べて高くなるようにしている。
ところで、ＬＥＤチップ１２が、結晶成長用の基板（エピタキシャル基板）を含め、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる場合は、［表１］に示したように、ＧａＮの屈折率は約２．５であり、微粒子を添加することにより、封止部の屈折率を最も取り出し効率が高い１．８程度に設定したとしても、該封止部の屈折率と空気の屈折率との差は大きい。
そこで、第８実施形態においては、封止部１６におけるＬＥＤチップ１２に近い内側領域の屈折率の値を、その外側領域の屈折率の値よりも大きくしている。具体的には、封止部１６に添加する微粒子１６ｂの濃度を内側領域で高くし、外側に向けて微粒子１６ｂの濃度を低くすることにより、封止部１６の外側領域の屈折率をその内側領域よりも小さくしている。このとき、微粒子１６ｂの濃度は内側から外側に向けて徐々に低くしてもよく、また、段階的に低くしてもよい。
従って、この構成により、空気と接する封止部１６の外側領域の屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する内側領域の屈折率よりも小さくなるため、封止部１６の外側領域の屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、封止部１６の空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
また、本実施形態においては、封止部１６の外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度を内側領域で高く、外側領域で低くするには、硬化前の液状のコンポジット材料を複数回に分けてポッティングする方法が挙げられる。すなわち、外側領域用のコンポジット材料における微粒子１６ｂの添加割合を、内側領域用のコンポジット材料の添加割合よりも小さくしてポッティングすればよい。このとき、２回目以降の微粒子１６ｂとして、１回目の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料からなる他の微粒子を選択してもよい。その後、硬化することによってコンポジット材料からなる封止部１６とすることにより、本実施形態の構成を形成できる。
なお、第８の実施形態においては、封止部１６に蛍光材１６ｃを含めたが、前述したように、ＬＥＤチップ１２にＧａＰ系半導体を用いた緑色ＬＥＤ装置等の場合には、封止部１６に蛍光材１６ｃを含める必要はない。
（第８の実施形態の第１変形例）
図２８は本発明の第８の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２８に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置３０Ｆは、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて漸減した封止部１６の断面の外形状を四角形状としている。
本変形例に係る封止部１６における封止材１６ｄの形成法として、微粒子１６ｂの添加濃度を、封止部１６の外側でその内側よりも小さくした複数回のトランスファーモールド法を用いることができる。
（第８の実施形態の第２変形例）
図２９は本発明の第８の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図２９に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置５０Ｅは、第５の実施形態と同様に、フェイスアップ法により、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に固着されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を封止部１６Ａの断面形状は四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁に金属、例えばＡｌの蒸着等によってメタライジングを行なうことにより、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて低減することにより、封止部１６に漸減する屈折率差を設けるだけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、本変形例に係る封止部１６は、複数回のポッティング法により形成することができる。
（第９の実施形態）
以下、本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図３０は本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図１及び図７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３０に示すように、第９の実施形態に係る半導体発光装置４０Ｅは、第４の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の上面を基板３１の主面と対向させることにより、フリップチップ実装されている。
封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。封止部１６を構成する材料には、第１の実施形態の封止部１６を構成する材料と同様の材料を用いればよい。但し、第９の実施形態においては、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合を、ＬＥＤチップ１２に近い内側領域がその外側領域と比べて高くなるようにしている。
これにより、第９実施形態においても、第６の実施形態及び第８の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２に近い封止部１６の内側領域の屈折率の値が、その外側領域の屈折率の値よりも大きくなる。
すなわち、この構成により、空気と接する封止部１６の外側領域の屈折率が、ＬＥＤチップ１２と接する内側領域の屈折率よりも小さくなるため、封止部１６の外側領域の屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、封止部１６の空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部１６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度は、内側から外側に向けて徐々に低くしてもよく、また、段階的に低くしてもよい。
また、本実施形態においては、封止部１６の外形状を共に、例えばポッティング法により半球状にしているため、出射光の全反射がさらに低減される。ここで、微粒子１６ｂの添加濃度を内側領域で高く、外側領域で低くするには、硬化前の液状のコンポジット材料を複数回に分けてポッティングする方法が挙げられる。すなわち、外側領域用のコンポジット材料における微粒子１６ｂの添加割合を、内側領域用のコンポジット材料の添加割合よりも小さくしてポッティングすればよい。このとき、２回目以降の微粒子１６ｂとして、１回目の微粒子１６ｂの屈折率よりも小さい屈折率を持つ無機材料からなる他の微粒子を選択してもよい。その後、硬化することによってコンポジット材料からなる封止部１６とすることにより、本実施形態の構成を形成できる。
また、第９の実施形態においては、封止部１６の外形状を、例えばポッティング法により半球状としているため、出射光の全反射がさらに低減される。
なお、ここでは、封止部１６に蛍光材１６ｃを含めたが、前述したように、ＬＥＤチップ１２にＧａＰ系半導体を用いた緑色ＬＥＤ装置等の場合には、封止部１６に蛍光材１６ｃを含める必要はない。
（第９の実施形態の第１変形例）
図３１は本発明の第９の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図３１に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置４０Ｆは、微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて漸減した封止部１６の断面の外形状を四角形状としている。
本変形例に係る封止部１６における封止材１６ｄの形成法として、微粒子１６ｂの添加濃度を、封止部１６の外側でその内側よりも小さくした複数回のトランスファーモールド法を用いることができる。
（第９の実施形態の第２変形例）
図３２は本発明の第９の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図３２に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置６０Ｅは、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフリップ実装されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を封止部１６Ａの断面形状は四角形状である。
本変形例においては、ケース材５１に白色の耐熱性樹脂材を用いると、さらにはケース材５１の内壁に金属、例えばＡｌの蒸着等によってメタライジングを行なうことにより、該ケース材５１の内壁面は反射面として機能する。その上、ケース材５１の内壁面を下方から上方に向けて拡がる逆テーパ状としているため、封微粒子１６ｂの添加濃度を外側に向けて低減することにより、封止部１６に漸減する屈折率差を設けるだけでなく、ケース材５１及びその形状によっても、光の取り出し効率が向上する。
なお、本変形例に係る封止部１６は、複数回のポッティング法により形成することができる。
また、本変形例において、第７の実施形態の第５変形例で説明したように、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上に、サブマウント材５３を介在させてフリップチップ実装される構成を適用してもよい。
（第１０の実施形態）
図３３は本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図６及び図１０に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３３に示すように、第１０の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｇは、第６の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、基板３１と該基板３１の表面及び裏面に選択的に形成された少なくとも第１の配線３２Ａ及び第２の配線３２Ｂとを有するプリント配線基板上に、ＬＥＤチップ１２の裏面を基板３１の主面と対向させる、いわゆるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されている。
封止部２６は、半導体発光装置チップ１２を直接に且つ半球状に覆う第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａを直接に且つ半球状に覆う第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
図３４は、第２の封止部２６Ｂに添加する微粒子１６ｂとして、径が３ｎｍ〜１０ｎｍの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）を用い、該微粒子１６ｂの母材１６ａに対する割合を３０体積％とした場合の光の波長と透過率との関係を示している。図３４から、光の透過率が短波長側で大きく減少することが分かる。ここでは、この現象をフィルタ効果と呼ぶ。
第１０の実施形態に係る半導体発光装置３０Ｇによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、上記のフィルタ効果によって、図３５に示すように、赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。すなわち、ＬＥＤチップ１２からの放射光と蛍光材１６ｃにより励起された合成光に対して、微粒子１６ｂの散乱により、青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。但し、測定に用いた半導体発光装置には、図２３に示したケース材５１にＬＥＤチップ１２を実装した構成を用いている。また、ＬＥＤチップ１２の放射光はピーク波長が４６０ｎｍの青色光であり、蛍光材１６ｃの励起光はピーク波長が５７５ｎｍの黄色光である。但し、蛍光材１６ｃは、ピーク波長が５９０ｎｍの橙色用の蛍光材とピーク波長が５３５ｎｍの緑色用の蛍光材とを調合している。
これにより、［表２］に示すように、平均演色評価数Ｒａが増大し、また色温度が低下する。ここで、平均演色評価数Ｒａが高いということは、ある光源の下で照らされたものの色再現性が優れるということを示し、色温度が低いということは、光源が暖色であるということを示す。
Figure 2007018039
ここで、比較例は第２の封止部２６Ｂを設けない構成の場合を示し、本発明１は微粒子１６ｂを含む第２の封止部２６Ｂの厚さが０．２ｍｍの場合を示し、本発明２は第２の封止部２６Ｂの厚さが１ｍｍの場合を示している。
表２から分かるように、本発明１の場合は比較例と比べて平均演色評価数が増大し、また、本発明２の場合は比較例と比べて色温度が４００Ｋだけ低下している。但し、色温度はｄｕｖ（色度座標上の黒体軌跡からの差）値が±０．００２である。
なお、第１０の実施形態の第１変形例として、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとに、共に緑色光又は黄色光を得られる蛍光材を添加してもよい。このようにしても、第２の封止部２６Ｂに添加された微粒子１６ｂにより、合成光における青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増大する。
また、第２変形例として、第１の封止部２６Ａに緑色光又は黄色光を得られる第１の蛍光材を添加し、第２の封止部２６Ｂに微粒子１６ｂと赤色光を得られる第２の蛍光材とを添加してもよい。このようにすると、第１の蛍光材からの緑色光又は黄色光が赤色用の第２の蛍光材によって吸収され励起されるため、赤色域のスペクトル成分がさらに増大する。これにより、平均演色評価数がさらに増大すると共に色温度もさらに低下する。
また、第３変形例として、第１の封止部２６Ａに赤色光を得られる第１の蛍光材を添加し、第２の封止部２６Ｂに微粒子１６ｂと緑色光又は黄色光を得られる第２の蛍光材とを添加してもよい。このようにすると、赤色用の第１の蛍光材は、第２の蛍光材の発光光である緑色光又は黄色光を吸収しないため、ＬＥＤチップ１２からの放射光の変換効率が向上する。
また、第１０の実施形態及び各変形例において、第６の実施形態と同様に、第１の封止部２６Ａの屈折率をＬＥＤチップの屈折率よりも低くし、第２の封止部２６Ｂの屈折率を第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くすることが好ましい。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光の波長が青色域ではなく、４１０ｎｍ以下の青紫域から３８０ｎｍ以下の紫外域の場合は、緑色用及び赤色用又は黄色用の各蛍光材に、青色用の蛍光材を少なくとも第１の封止部２６Ａに添加すると、白色の合成光を得ることができる。
また、半導体発光装置３０Ｇの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図３３に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１０の実施形態の第４変形例）
図３６は本発明の第１０の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３６に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ｆは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第４変形例の特徴として、第１の封止部２６ＡはＬＥＤチップ１２と接してその周囲を覆うように形成される一方、第２の封止部２６Ｂは、ケース５１の上端面の上にケース５１の底面と平行に設けられることにより、第１の封止部２６Ａとの間に空隙部５１ｂが形成されている。
さらに、空隙部５１ｂには、第１の封止部２６Ａを覆う第１のレンズ７０が形成され、第２の封止部２６Ｂの上には、該第２の封止部２６Ｂを覆う第２のレンズ部７１が形成されている。ここで、第１のレンズ７０及び第２のレンズ７１は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂又はガラス等を用いることができる。なお、第２のレンズ７１は必ずしも設ける必要はない。
このように、本変形例によると、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとの間に空隙部５１ｂが設けられる構成であっても、フィルタ効果により、平均演色評価数の増大及び色温度の低下という第１０の実施形態による効果を得ることができる。
本変形例に係る各レンズ７０、７１の形成方法は、ポッティング法を用いることができる。また、第２の封止部２６Ｂは、あらかじめ板状に形成しておき、それをケース５１の上端面に固着することにより形成することができる。
（第１０の実施形態の第５変形例）
図３７は本発明の第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３７に示すように、第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置５０Ｇは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
第１の封止部２６Ａは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成され、第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第５変形例の特徴として、第１の封止部２６ＡはＬＥＤチップ１２と接してその周囲を覆うように形成される一方、第２の封止部２６Ｂは、ケース５１の凹部５１ａの上部を残すように充填されて、凹部５１ａの上部に空隙部５１ｂが形成されている。
さらに、ケース５１の上端面の上に空隙部５１ｂを覆うように、レンズ７０が形成されている。
なお、第１の封止部２６Ａがレンズとしての機能を有する場合は、必ずしもレンズ７０を設けなくてもよい。
このように、本変形例によると、第２の封止部２６Ｂとレンズ７０との間に空隙部５１ｂが設けられる構成であっても、フィルタ効果により、平均演色評価数の増大及び色温度の低下という第１０の実施形態による効果を得ることができる。
なお、本変形例に係るレンズ７０は、あらかじめモールド型等を用いて成型しておき、それをケース５１の上端面に固着することにより形成することができる。
（第１０の実施形態の第６変形例）
図３８は本発明の第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図３７に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３８に示すように、第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置８０は、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂが上端部に固着され、内部に凹状のすなわち半球面状又は放物面状の反射部８１ａを有し、ケースを兼ねる反射器８１を備えている。なお、反射器８１は、可視光に対する反射を考えると、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、または反射部８１ａをアルミニウム等の金属によりメタライズすることが好ましい。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの下面上にフェイスアップ法により固着されている。すなわち、ＬＥＤチップ１２の上面が反射部８１ａの底部と対向するように実装されている。
反射部８１ａの反射面上には、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材よりなる蛍光体層２７が形成され、蛍光体層２７とＬＥＤチップ１２との間には空隙部８１ｂが形成されている。反射器８１の上端面の上には、各リード５２Ａ、５２Ｂを含め空隙部８１ｂを覆うように、封止部１６が形成されている、封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
封止部１６の上には、レンズ７０が形成されている。但し、レンズ７０は必ずしも設ける必要はない。
このように、ＬＥＤチップ１２を反射器８１における反射部８１ａの焦点付近に配置する構成であっても、本発明の効果を得ることができる。
なお、反射器８１の空隙部８１ｂには、封止用樹脂材を充填してもよく、さらには、封止部１６と同一の組成のコンポジット材料又は屈折率が異なるコンポジット材料を充填してもよい。
（第１１の実施形態）
図３９は本発明の第１１の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図３９に示すように、第１１の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｈは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
ケース材５１には、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、さらにはケース材５１の凹部５１ａの内壁面上及び底面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なって、該ケース材５１の内面を反射面として機能させている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａの下部に充填された第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａの上の層状に形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成されている。
この構成により、第２の封止部２６Ｂに添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの発光光の一部が、ケース材５１における凹部５１ａの内壁又は底面と第１の封止部２６Ａとの界面で反射されて、再度第１の封止部２６Ａを透過する。
第１１の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｈによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、上記の青色域から紫外域の合成光が減衰するというフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加する。これにより、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
なお、第１１の実施形態の第１変形例として、ＬＥＤチップ１２の放射光が青色光である場合に、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとに、共に緑色光又は黄色光を得られる蛍光材を添加してもよい。このようにしても、第１の封止部２６Ａに添加された微粒子１６ｂにより、合成光における青色域から紫外域のスペクトル成分が減衰して、赤色域のスペクトル成分が相対的に増大する。
また、第２変形例として、第１の封止部２６Ａに微粒子１６ｂと緑色光又は黄色光を得られる第１の蛍光材とを添加し、第２の封止部２６Ｂに赤色光を得られる第２の蛍光材を添加してもよい。このようにすると、第１の蛍光材からの緑色光又は黄色光が赤色用の第２の蛍光材によって吸収され励起されるため、赤色域のスペクトル成分がさらに増大する。これにより、平均演色評価数がさらに増大すると共に色温度もさらに低下する。
また、第３変形例として、第１の封止部２６Ａに微粒子１６ｂと赤色光を得られる第１の蛍光材とを添加し、第２の封止部２６Ｂに緑色光又は黄色光を得られる第２の蛍光材を添加してもよい。このようにすると、赤色用の第１の蛍光材は、第２の蛍光材の発光光である緑色光又は黄色光を吸収しないため、ＬＥＤチップ１２からの放射光の変換効率が向上する。
また、第１１の実施形態及び各変形例において、第６の実施形態と同様に、第１の封止部２６Ａの屈折率をＬＥＤチップ１２の屈折率よりも低くし、第２の封止部２６Ｂの屈折率を第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くすることが好ましい。このようにすると、光取り出し効率が向上する。
また、半導体発光装置５０Ｈの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図３９に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例、第７の実施形態又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１１の実施形態の第４変形例）
図４０は本発明の第１１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４０に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置５０Ｉは、封止部２６として、ＬＥＤチップ１２の下側に形成された下地層としての第１の封止部２６Ａと、該第１の封止部２６Ａの上にＬＥＤチップ１２を覆うように形成され、ケース材５１の凹部５１ａを充填する第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
具体的には、第１の封止部２６Ａは、ケース材５１の底面上に形成され、ＬＥＤチップ１２は第１の封止部２６の上に、可視光に対して透明なチップ固着用ペースト材１３の上にフェイスアップ法により固着されている。ケース材５１には、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、さらにはケース材５１の凹部５１ａの底面上及び内壁面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なって、該ケース材５１の内壁面を反射面として機能させている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成され、第２の封止部２６Ｂは、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材により構成されている。
この構成により、第２の封止部２６Ｂに添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの励起光の一部が、ケース材５１の凹部５１ａと第１の封止部２６Ａとの界面で反射されて、再度第１の封止部２６Ａを通過する。その結果、上記のフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加するため、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
その上、ＬＥＤチップ１２の下地層である第１の封止部２６Ａには、微粒子１６ｂが添加されているため、ＬＥＤチップ１２の放熱性が向上する。
また、チップ固着用ペースト材１３には、透明なペースト材を用い、且つ、ケース材５１の凹部５１ａの底面上は金属によりメタライジングされているため、光の取り出し効率が向上する。
なお、第２の封止部２６Ｂに対しても微粒子を添加し、該第２の封止部２６Ｂをコンポジット材としてもよい。この場合には、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるような微粒子を選択することが好ましい。
（第１１の実施形態の第５変形例）
図４１は本発明の第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでは、図３８に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４１に示すように、第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置８０Ａは、例えば液晶ポリマ等の耐熱性樹脂材よりなり、少なくとも第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂが上端部に固着され、内部に凹状のすなわち半球面状又は放物面状の反射部８１ａを有し、ケースを兼ねる反射器８１を備えている。なお、反射器８１は、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、又は反射部８１ａをアルミニウム等の金属によりメタライズすることが好ましい。
ＬＥＤチップ１２は、第１のリード５２Ａの下面上にフェイスアップ法により固着されている。すなわち、ＬＥＤチップ１２の上面が反射部８１ａの底部と対向するように実装されている。
反射部８１ａの反射面上には、蛍光材１６ｃが混錬された樹脂材よりなる蛍光体層２７が形成され、蛍光体層２７とＬＥＤチップ１２との間には封止部１６により充填されている。封止部１６は、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
反射器８１の上端面の上には、各リード５２Ａ、５２Ｂを含め空隙部８１ｂを覆うようにレンズ７０が形成されている。なお、レンズ７０は必ずしも設ける必要はない。
この構成により、蛍光体層２７に添加された蛍光材１６ｃによって反射されたＬＥＤチップ１２からの放射光の一部及び蛍光材１６ｃからの発光光の一部が、反射器８１の反射部８１ａで反射されて、再度封止部１６を通過する。その結果、上記のフィルタ効果によって赤色域のスペクトル成分が相対的に増加するため、平均演色評価数が増大し、また色温度が低下する。
なお、封止部１６は、第６の実施形態のように、少なくとも第１の封止部及び第２の封止部の２層構造とし、第１の封止部の外側に位置する第２の封止部の屈折率を第１の封止部の屈折率よりも低くする構成としてもよい。
（第１２の実施形態）
以下、本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図４２は本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでも、図８及び図１４に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４２に示すように、第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｊは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａの下部に充填された第１の封止部２６Ａと、第１の封止部２６Ａの上に第３の封止部２６Ｃを介在させて層状に形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第３の封止部２６Ｃは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散され、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウム等の無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。
第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｊによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、第１の封止部２６Ａと第２の封止部２６Ｂとの間に紫外光を吸収する紫外光吸収層としての第３の封止部２６Ｃを設けているため、ＬＥＤチップ１２からの放射光に含まれる紫外域の光成分が第３の封止部２６Ｃにより吸収される。その結果、第２の封止部２６Ｂを構成する母材１６ａに、耐水性及び耐熱性に優れる一方、紫外光によって黄変し易いエポキシ樹脂を用いることが可能となる。
なお、封止部２６は、第２の封止部２６Ｂの屈折率が第３の封止部２６Ｃの屈折率よりも低く、且つ第３の封止部２６Ｃの屈折率が第１の封止部２６Ａの屈折率よりも低くする構成が好ましい。
また、第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂは、第２の微粒子１７ｂを必ずしも含む必要はなく、蛍光材１６ｃは、第１の封止部２６Ａ及び第３の封止部２６Ｃのいずれか一方に含まれていればよい。但し、ＬＥＤチップ１２からの放射光が主として紫外光である場合には、第１の封止部２６Ａは蛍光材１６ｃを含む必要がある。
また、半導体発光装置５０Ｊの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図４３に限られず、第２の実施形態、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第５変形例、第７の実施形態又は第７の実施形態の第１〜第６変形例と同様の構成としてもよい。
（第１３の実施形態）
以下、本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置について図面を参照しながら説明する。
図４３は本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。ここでは、図８に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
図４３に示すように、第１２の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｋは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
封止部２６は、ＬＥＤチップ１２を直接に覆うと共にケース材５１の凹部５１ａに充填された第１の封止部２６Ａと、ケース材５１の上面に第１の封止部２６Ａを覆うように形成された第２の封止部２６Ｂとから構成されている。
第１の封止部２６Ａは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散された無機材料よりなる第１の微粒子１６ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄと、蛍光材１６ｃとにより構成されている。
第２の封止部２６Ｂは、母材１６ａ及び該母材１６ａの内部に均一に分散され、紫外光を吸収可能な酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化セリウム等の無機材料よりなる第２の微粒子１７ｂを含むコンポジット材料からなる封止材１６ｄにより構成されている。このように、コンポジット材料を封止材１６ｄとして用いることにより、微粒子１６ｂの吸収による効果に加え、コンポジット材料によって紫外光の波長の光が散乱しやすくなるため、紫外光の透過を抑制する効果が極めて高くなる。
第１３の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｋによると、第１の実施形態と同様の効果を得られる上に、第１の封止部２６Ａの上に紫外光を吸収する紫外光吸収層としての第２の封止部２６Ｂを設けているため、ＬＥＤチップ１２からの放射光に含まれる紫外域の光成分が第２の封止部２６Ｂにより吸収される。その結果、該半導体発光装置５０Ｋからは不要な紫外光が出力されることを防止することができる。
その上、紫外光を吸収する第２の封止部２６Ｂは、第１の封止部２６Ａの外側に設けられているため、外部から入射される紫外光による封止材１６ｄ及び蛍光材１６ｃの劣化をも防止することができる。
なお、ＬＥＤチップ１２の放射光の波長域は青色域から紫外域に限られず、従って、半導体発光装置５０Ｋは白色ＬＥＤ装置には限られない。
また、第１の封止部２６Ａは、必ずしも第１の微粒子１６ｂを含む必要はない。
また、半導体発光装置５０Ｋの外形状及びＬＥＤチップ１２の実装法は、図４３に限られず、第１〜第４の実施形態と同様の構成としてもよい。
（第１３の実施形態の一変形例）
図４４は本発明の第１３の実施形態の一変形例に係る半導体発光装置である白色ＬＥＤ装置の模式的な断面構成を示している。
図４４に示すように、本変形例に係る半導体発光装置５０Ｌは、紫外光を吸収可能な第２の微粒子１７を含む第２の封止部２６Ｂが、ケース材５１の上面だけでなく、その側面及び底面にまで、ケース材５１の周囲全体を覆うように形成されている。
この構成により、第１３の実施形態と同様の効果を得られる上に、ケース材５１の放熱性をも向上させることができる。
ケース材５１の周囲を覆う第２の封止部２６Ｂの形成方法は、第１の封止部２６Ａを形成した後に、例えば、第２の微粒子１７が分散された液状の封止材１６ｄに漬けるディップ法を用いることができる。
なお、第６の実施形態、第６の実施形態の第１〜第６変形例、第７の実施形態、第７の実施形態の第１〜第７変形例、第１０の実施形態、第１１の実施形態、第１１の実施形態の第１〜第４変形例、第１２の実施形態、第１３の実施形態及び第１３の実施形態の一変形例においては、第１の封止部２６Ａの母材１６ａと第２の封止部２６Ｂの母材１６ａとを同一の材料としている。このようにすると、封止部間の密着性を高め、封止部の剥離等を生じにくい構成にできるため好ましい。封止部同士の密着性はそれぞれの母材間の接合による効果が比較的に大きいため、封止部としてコンポジット材料を用いる際には母材の比率が低いことから、各封止部の母材の材料を同一とすることにより密着性を高めることができる。
また、前述したすべての実施形態及びその変形例は、半導体発光装置として、主に白色ＬＥＤ装置について説明したが、本発明は白色ＬＥＤ装置に限られず、微粒子が添加された封止材によりＬＥＤチップを封止する半導体発光装置に有効である。
なお、コンポジット材料を封止部として用いる際には、封止部が単層構造及び多層構造のいずれの場合においても、発光する光の透過量の減衰が少なくなる構成とすることが好ましい。但し、封止部の構成は、用途によって決定すればよく、第１０の実施形態のように演色性を制御する場合や、ＬＥＤチップが紫外線を含み、その紫外線を除去したい場合等においては、コンポジット材料によって該当する波長の光を減衰することになる。
コンポジット材料によって生じるレイリー散乱の程度は、微粒子のサイズ、微粒子の混合濃度又は封止部の厚さによって異なると共に、透過する光の波長によっても異なる。特に、短波長の光になるほど散乱の程度が大きくなるという特徴を有する。従って、採用するＬＥＤチップの発光波長又はコンポジット材料による封止部の構成によって、透過光量に影響が生じる場合もある。
封止部に用いるコンポジット材料が、半導体発光素子の発光波長において散乱度が０．３未満であるという条件で、発光した光の透過減衰量が少なくなり、従って、光取り出し効率が向上する。このとき、封止部の透過率におけるレイリー散乱成分は約２５％未満になる。
さらに好ましくは、散乱度を０．２以下とすると、光の透過減衰量がより少なくなるため、光取り出し効率が向上する。なお、このときの透過率のレイリー散乱成分は約２０％以下となる。特に、散乱度が０．１以下のときは、透過率のレイリー散乱成分は約１０％以下であり、さらに散乱度が０．０５以下であれば、透過率のレイリー散乱成分は５％以下程度となってほとんど透明であり、光の透過減衰量は問題とはならなくなる。
ここで、散乱度は、コンポジット材料部分のレイリー散乱消衰係数αとその厚さｔとの積αｔで表される値である。この散乱度の測定方法は、所定の厚さｔのコンポジット材料部分の透過率Ｔ（％）を測定し、その値から散乱度αｔ＝−ｌｎ（Ｔ／１００）で求めることができる。ここで、ｌｎは自然対数である。また、レイリー散乱消衰係数αは散乱度を厚さで除することにより求めることができる。レイリー散乱消衰係数αは、微粒子の粒径、屈折率又は混合量による材料組成によって決まる材料パラメータであり、このレイリー散乱消衰係数αの値を知ることにより、封止部の厚さ等のデバイスの光学設計を容易に行なうことができる。
ここで、第１の実施形態において記載した、本発明に利用可能な蛍光体の他の例を色ごとに列挙する。
ｉ．青色蛍光体
（１）ハロ燐酸塩蛍光体：（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｓｒ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体 ⇒ Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋
ii．青緑色蛍光体
（１）アルミン酸塩蛍光体：Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩蛍光体：Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋
iii．緑色蛍光体
（１）アルミン酸塩蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
（３）α-サイアロン蛍光体：Ｓｒ１．５Ａｌ３Ｓｉ９Ｎ１６：Ｅｕ２＋，Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ２＋
（４）β-サイアロン蛍光体：β-Ｓｉ３Ｎ４：Ｅｕ２＋
（５）酸窒化物蛍光体
オクソニトリドシリケート：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ２＋
オクソニトリドアルミノシリケート：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ４ＡｌＯＮ７：Ｃｅ３＋，（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ２−ｘＳｉｘＯ４−ｘＮｘ：Ｅｕ２＋（０＜ｘ＜２）
（６）窒化物蛍光体
ニトリドシリケート蛍光体：（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｃｅ３＋
（７）硫化物蛍光体
チオガレート：ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
（８）ガーネット蛍光体：Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋，ＢａＹ２ＳｉＡｌ４Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（９）酸化物蛍光体：ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ３＋
iv．黄色蛍光体
（１）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋，Ｓｒ３ＳｉＯ５：Ｅｕ２＋
（２）ガーネット蛍光体：（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，Ｐｒ３＋
（３）硫化物蛍光体
チオガレート：ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋
（４）α-サイアロン蛍光体：Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋，（０．７５（Ｃａ０．９Ｅｕ０．１）Ｏ・２．２５ＡｌＮ・３．２５Ｓｉ３Ｎ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ１．５Ａｌ３Ｓｉ９Ｎ１６：Ｅｕ２＋等）
ｖ．橙色蛍光体
（１）珪酸塩（シリケート）蛍光体：（Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋
（２）ガーネット蛍光体：Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋
（３）α-サイアロン蛍光体：Ｃａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋
vi．赤色蛍光体
（１）硫化物蛍光体：（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ２＋，Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｓｍ３＋
（２）珪酸塩（シリケート）蛍光体：Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋
（３）窒化物又は酸窒化物蛍光体：（Ｃａ、Ｓｒ）ＳｉＮ２：Ｅｕ２＋，（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋，Ｓｒ２Ｓｉ５−ｘＡｌｘＯｘＮ８−ｘ：Ｅｕ２＋（０≦ｘ≦１）
なお、蛍光体に代えて、金属錯体、有機染料又は顔料等の波長変換材料も使うことができる。
また、透光性材料（蛍光体層、封止材）に添加する微粒子には、チクソ性（チキソトロピ）の向上、光散乱効果、封止材の屈折率の調整及び熱伝導性の向上等の効果を期待できる。微粒子には、金属化合物として、第１の実施形態に記載した以外に、例えば、ＢａＳＯ４、ＺｎＳ若しくはＶ２Ｏ５、又はこれらの混合物を用いることができる。微粒子の中心粒径は数１０ｎｍ〜数１００ｎｍである。
また、ＬＥＤチップ１２を実装する基板３１又は基台には、セラミックスとして、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ若しくはＣ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む混合物を用いることができる。また、金属として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ若しくはＡｕ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む合金を用いることができる。さらには、ガラスエポキシを用いることができる。
ケース材５１又は反射器８１に設ける反射層には、金属として、Ａｌの他に、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｒｈ若しくはＰｄ又はこれらのうちの少なくとも２つを含む合金を用いることができる。
封止材１６ｄの母材１６ａには、樹脂として：エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂若しくはアクリルニトリル-ブタジエン-スチレン（ＡＢＳ）樹脂又はこれらのうちの少なくとも２つを含む混合物を用いることができる。また、キャップガラスとして、石英又は耐熱硬質ガラスを用いることができる。封止ガラスとして、低融点ガラスを用いることができる。
ＬＥＤチップを封止する封止ガスには、窒素、アルゴン又は乾燥空気を用いることができる。
本発明は、長寿命で且つ高輝度なＬＥＤ等からなる半導体発光装置を得られ、発光素子が形成された半導体チップを樹脂封止によりパッケージ化した半導体発光装置等に有用である。
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部を拡大した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部に添加する微粒子の実効粒径を説明するグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部（コンポジット材料）の屈折率と微粒子の添加量（体積比）との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と出射光の全光束の変化率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と全光束との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部の各屈折率と光取り出し効率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置において、添加される微粒子の母材に対する割合を３０体積％とした封止材の光の波長と透過率との関係を示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１１の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１３の実施形態の一変形例に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 従来の半導体発光装置を示す模式的な断面図である。
符号の説明
１０ 半導体発光装置
１１Ａ 第１のリードフレーム
１１Ｂ 第２のリードフレーム
１２ ＬＥＤチップ
１３ チップ固着用ペースト材
１４Ａ 第１の電極
１４Ｂ 第２の電極
１５Ａ 第１のワイヤ
１５Ｂ 第２のワイヤ
１６ 封止部
１６ａ 母材
１６ｂ 微粒子（第１の微粒子）
１６ｂ１ １次微粒子
１６ｂ２ 複合微粒子
１６ｃ 蛍光材
１６ｄ 封止材
１７ｂ 第２の微粒子
２０ 半導体発光装置
２５ 樹脂材
２６ 封止部
２７ 蛍光体層
２６Ａ 第１の封止部
２６Ｂ 第２の封止部
３０ 半導体発光装置
３０Ａ 半導体発光装置
３０Ｂ 半導体発光装置
３０Ｃ 半導体発光装置
３０Ｄ 半導体発光装置
３０Ｅ 半導体発光装置
３０Ｆ 半導体発光装置
３０Ｇ 半導体発光装置
３１ 基板
３２Ａ 第１の配線
３２Ｂ 第２の配線
４０ 半導体発光装置
４０Ａ 半導体発光装置
４０Ｂ 半導体発光装置
４０Ｃ 半導体発光装置
４０Ｄ 半導体発光装置
４０Ｅ 半導体発光装置
４０Ｆ 半導体発光装置
４１Ａ 第１のバンプ
４１Ｂ 第２のバンプ
５０ 半導体発光装置
５０Ａ 半導体発光装置
５０Ｂ 半導体発光装置
５０Ｃ 半導体発光装置
５０Ｄ 半導体発光装置
５０Ｅ 半導体発光装置
５０Ｆ 半導体発光装置
５０Ｇ 半導体発光装置
５０Ｈ 半導体発光装置
５０Ｉ 半導体発光装置
５０Ｊ 半導体発光装置
５０Ｋ 半導体発光装置
５０Ｌ 半導体発光装置
５１ ケース材
５１ａ 凹部
５１ｂ 空隙部
５２Ａ 第１のリード
５２Ｂ 第２のリード
５３ サブマウント材
５４Ａ 第１のサブマウント電極
５４Ｂ 第１のサブマウント電極
５５ ペースト材
６０Ａ 半導体発光装置
６０Ｂ 半導体発光装置
６０Ｃ 半導体発光装置
６０Ｄ 半導体発光装置
６０Ｅ 半導体発光装置
７０ （第１の）レンズ
７１ 第２のレンズ
８０ 半導体発光装置
８０Ａ 半導体発光装置
８１ 反射器
８１ａ 反射部
８１ｂ 空隙部
このようにすると、コンポジット材料の透明性を十分に確保しつつ、その耐光性及び耐熱性が向上させることができる。なお、粒子のコンポジット材料に占める割合は１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましく、２０体積％以上且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
ここで、実効粒径について図３を用いて説明する。図３において、横軸は微粒子１６ｂの粒径を表わし、左側の縦軸は横軸の粒径に対する微粒子１６ｂの頻度を表わし、右側の縦軸は粒径の累積頻度を表わしている。実効粒径とは、微粒子１６ｂの全体のうち、その粒度頻度分布において累積頻度が５０％となる粒径を中心粒径（メジアン径：ｄ５０）とし、その中心粒径を中心として累積頻度が５０％の範囲Ａにある粒径範囲Ｂをさす。１次微粒子１６ｂ１の実効粒径についても同様である。実効粒径の値を精度良く求めるには、例えば、２００個以上の微粒子１６ｂ又は１次微粒子１６ｂ１を対象とすればよい。
図４から、コンポジット材料の屈折率を１．８以上とするには、母材１６ａの屈折率が１．４、１．５及び１．６の場合には、コンポジット材料に占める微粒子１６ｂの割合をそれぞれ、４６体積％、３７体積％及び２８体積％とすればよいことが分かる。ここで、一般的な光学樹脂の屈折率の値は１．４から１．７の範囲であるため、屈折率の値を１．７を超えて１．８以上とすることは、光学樹脂のみでは実現が極めて難しい。従って、母材１６ａに用いる材質と微粒子１６ｂの材質とによって有効範囲は異なるものの、微粒子１６ｂのコンポジット材料に占める割合は５体積％以上且つ６０体積％以下とすることが好ましい。また、１０体積％以上且つ５０体積％以下がより好ましい。さらに、屈折率１．４から１．５５の範囲の汎用的な光学樹脂を母材１６ａとして用いた場合には、おおよそ２０体積％以上且つ４０体積％以下とすることがさらに好ましい。
なお、ここでは、第１のリード５２Ａ及び第２のリード５２Ｂのうち、ケース材５１の外部部分は、いわゆるガルウィング(Ｇｕｌｌ Ｗｉｎｇ：ＧＷ）型の端子形状としている。但し、各リード５２Ａ、５２Ｂの外側の形状はＧＷ型に限られず、Ｊ字形状となるように成型してもよい。
図１７に示すように、第６変形例に係る半導体発光装置５０Ｃは、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂを、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしている。すなわち、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの添加濃度を、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの添加濃度よりも小さくしている。ここで、添加濃度に差を設けるには、濃度勾配を持たせてもよく、また、段階的に変化させてもよい。
また、第６の実施形態及び第６の実施形態の第１〜第３変形例においても、本変形例と同様に、第２の封止部２６Ｂの封止材１６ｄに添加される微粒子１７ｂを微粒子１６ｂに置き換え、第１の封止部２６Ａの封止材１６ｄに添加される微粒子１６ｂと同一の組成とすると共に、第１の封止部２６Ａにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合を、第２の封止部２６Ｂにおける微粒子１６ｂの封止材１６ｄに占める割合よりも高くしてもよい。
なお、第６の実施形態及びその変形例においては、封止部２６を第１の封止部２６Ａ及び第２の封止部２６Ｂの２層構造としたが、２層構造に限られず、３層以上の積層構造としてもよい。但し、３層以上の積層構造とする場合には、ＬＥＤチップ１２から離れるにつれて、各封止部の屈折率を低減させる必要がある。
すなわち、この構成により、空気と接する第２の封止部２６Ｂの屈折率が、ＬＥＤチップと接する第１の封止部２６Ａの屈折率よりも小さくなるため、第２の封止部２６Ｂの屈折率と空気の屈折率との差が小さくなる。このため、第２の封止部２６Ｂの空気との界面における出射光の全反射を低減することができるので、封止部２６における耐光性及び耐熱性が向上すると共に、光取り出し効率をより一層向上することができる。
ＬＥＤチップ１２は、上面に少なくとも第１のサブマウント電極５４Ａ及び第２のサブマウント電極５４Ｂが形成された、例えばセラミックスからなるサブマウント材５３の上にフリップチップ実装されている。
ここでは、ＬＥＤチップ１２を封止部１６の断面形状は四角形状である。
具体的には、第１の封止部２６Ａは、ケース材５１の底面上に形成され、ＬＥＤチップ１２は第１の封止部２６Ａの上に、可視光に対して透明なチップ固着用ペースト材１３の上にフェイスアップ法により固着されている。ケース材５１には、白色の耐熱性樹脂材を用いるか、さらにはケース材５１の凹部５１ａの底面上及び内壁面上に金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着等によるメタライジングを行なって、該ケース材５１の内壁面を反射面として機能させている。
反射器８１の上端面の上には、各リード５２Ａ、５２Ｂを覆うようにレンズ７０が形成されている。なお、レンズ７０は必ずしも設ける必要はない。
図４３に示すように、第１３の実施形態に係る半導体発光装置５０Ｋは、第５の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２が、凹部５１ａを有するケース材５１における凹部５１ａの底面上にフェイスアップ法により固着されている。
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部を拡大した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部に添加する微粒子の実効粒径を説明するグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置における封止部（コンポジット材料）の屈折率と微粒子の添加量（体積比）との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と出射光の全光束の変化率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。（ｂ）は本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置におけるＬＥＤチップを構成する基板の材料ごとに封止部の屈折率と全光束との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第６の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置において、第１の封止部及び第２の封止部の各屈折率と光取り出し効率との関係をシミュレーションにより求めたグラフである。 本発明の第６の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第６の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第７の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第８の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第９の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置において、添加される微粒子の母材に対する割合を３０体積％とした封止材の光の波長と透過率との関係を示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態に係る半導体発光装置における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明の第１０の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１０の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す模式 的な断面図である。 本発明の第１１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す模式 的な断面図である。 本発明の第１２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１３の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な断面図である。 本発明の第１３の実施形態の一変形例に係る半導体発光装置を示す模式的 な断面図である。 従来の半導体発光装置を示す模式的な断面図である。

Claims (38)

  1. 青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、
    前記光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、
    前記封止部は、
    母材及び該母材中に分散され前記母材の内部での前記光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材と、
    蛍光材とを含む半導体発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記封止部は、前記半導体チップの周囲を覆うように形成されている半導体発光装置。
  3. 請求項１において、
    前記封止部は、前記半導体チップと接して形成されている半導体発光装置。
  4. 請求項１において、
    前記封止部は、前記封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、前記蛍光材を含む第２の封止部とにより構成されている半導体発光装置。
  5. 請求項４において、
    前記第１の封止部における前記半導体チップの少なくとも下方及び側方に設けられ、前記光を反射する反射部材をさらに備えている半導体発光装置。
  6. 請求項５において、
    前記封止材は、透明性を有するペースト材により前記半導体チップを固着し、且つ前記反射部材に保持された下地層である半導体発光装置。
  7. 請求項１において、
    前記封止部は、前記封止材よりなる第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、第２の封止部とにより構成されており、
    前記粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなる半導体発光装置。
  8. 請求項１において、
    前記封止部は、前記蛍光材を含む第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成され、前記封止材よりなる第２の封止部とにより構成されている半導体発光装置。
  9. 請求項４〜８のいずれか１項において、
    前記第１の封止部及び第２の封止部は、外形が半球状である半導体発光装置。
  10. 請求項４〜８のいずれか１項において、
    前記第１の封止部は断面の外形が四角形状であり、前記第２の封止部は外形が半球状である半導体発光装置。
  11. 請求項４〜８のいずれか１項において、
    前記第１の封止部及び第２の封止部は、断面の外形が四角形状である半導体発光装置。
  12. 請求項４〜８のいずれか１項において、
    前記第１の封止部は外形が半球状であり、前記第２の封止部は断面の外形が四角形状である半導体発光装置。
  13. 光を放出する半導体チップと、
    前記光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、
    前記封止部は、母材及び該母材中に分散され前記母材の内部での前記光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、前記半導体チップを覆う第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、
    前記第１の封止部における前記光の波長に対する第１の屈折率は、前記第２の封止部における前記光の波長に対する第２の屈折率よりも大きい半導体発光装置。
  14. 請求項１３において、
    前記第１の封止部に含まれる前記粒子と、前記第２の封止部に含まれる前記粒子とは、組成が異なる半導体発光装置。
  15. 請求項１３において、
    前記第１の封止部における前記粒子の前記コンポジット材料に占める割合は、前記第２の封止部における前記粒子の前記コンポジット材料に占める割合よりも高い半導体発光装置。
  16. 請求項１３において、
    前記第１の封止部及び第２の封止部は、外形が半球状である半導体発光装置。
  17. 請求項１３において、
    前記第１の封止部は断面の外形が四角形状であり、前記第２の封止部は外形が半球状である半導体発光装置。
  18. 請求項１３において、
    前記第１の封止部及び第２の封止部は、断面の外形が四角形状である半導体発光装置。
  19. 請求項１３において、
    前記第１の封止部は外形が半球状であり、前記第２の封止部は断面の外形が四角形状である半導体発光装置。
  20. 光を放出する半導体チップと、
    前記光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、
    前記封止部は、母材及び該母材中に分散され前記母材の内部での前記光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、前記光の波長に対する屈折率が前記半導体チップに近い内側領域から外側領域に向けて小さくなるように設定されている半導体発光装置。
  21. 請求項２０において、
    前記封止部における前記粒子の前記コンポジット材料に占める割合は、前記半導体チップに近い内側領域がその外側領域と比べて高い半導体発光装置。
  22. 請求項２０において、
    前記封止部に含まれる前記粒子は、前記封止部の内側に含まれる粒子の組成と前記封止部の外側に含まれる粒子の組成とが異なる。
  23. 光を放出する半導体チップと、
    前記光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部とを備え、
    前記封止部は、母材及び該母材中に分散され前記母材の内部での前記光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなる封止材を含み、且つ、前記半導体チップを覆う第１の封止部と、該第１の封止部の外側に形成された第２の封止部とにより構成されており、
    前記第２の封止部は、前記粒子として紫外域の光を吸収する材料よりなる粒子を含む半導体発光装置。
  24. 請求項２３において、
    前記第２の封止部は、前記半導体チップの上方、下方及び側方を覆うように形成されている半導体発光装置。
  25. 青色域から紫外域までの波長を有する光を放出する半導体チップと、
    前記光が通過する通過径路上の少なくとも一部の領域に形成された封止部と、
    前記半導体チップを保持する保持材と、
    前記半導体チップと前記保持材とを固着する透明性を有するペースト材とを備え、
    前記ペースト材は、
    母材及び該母材中に分散され前記母材の内部での前記光の波長の４分の１以下の実効粒径を有する無機材料よりなる粒子を含むコンポジット材料からなり、
    前記粒子は紫外域の光を吸収する材料よりなる半導体発光装置。
  26. 請求項１３〜２５のいずれか１項において、
    前記封止部は、蛍光材を含む半導体発光装置。
  27. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記粒子は、無機化合物よりなる半導体発光装置。
  28. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記母材は、樹脂材料よりなる半導体発光装置。
  29. 請求項２８において、
    前記樹脂材料は、無機高分子材料である半導体発光装置。
  30. 請求項２８において、
    前記樹脂材料は、有機高分子材料である半導体発光装置。
  31. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記母材は、可視光に対して透明な材料よりなる半導体発光装置。
  32. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記コンポジット材料は、可視光に対して透明である半導体発光装置。
  33. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記光の波長に対する前記粒子の屈折率は、前記光の波長に対する前記母材の屈折率よりも大きく、且つ前記半導体チップの屈折率と同等かそれ以下である半導体発光装置。
  34. 請求項１〜８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記粒子の前記コンポジット材料に占める割合は、５体積％以上且つ６０体積％以下である半導体発光装置。
  35. 請求項１〜３又は２０〜２５のいずれか１項において、
    前記封止部は、外形が半球状である半導体発光装置。
  36. 請求項１〜３又は２０〜２５のいずれか１項において、
    前記封止部は、断面の外形が四角形状である半導体発光装置。
  37. 請求項１〜４、７、８及び１３〜２５のいずれか１項において、
    前記封止部における前記半導体チップの側方の領域に設けられ、前記光を反射する反射部材をさらに備えている半導体発光装置。
  38. 請求項３７において、
    前記封止部は、その断面形状が下方に狭く上方に広い逆テーパ状を有している半導体発光装置。
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